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解密我国光子芯片:距世界先进水平有多远?

发布日期:2016-05-24 00:00 来源: 点击:

说到光通信,我们第一时间能想到的就是光纤。不过光纤是光通信中的传输"通道",而光信号的发射和接收则需要光模块。光模块的作用简单的说就是光电转换,发送端把电信号转换成光信号,通过光纤传送后,接收端再把光信号转换成电信号。其中,光子芯片是光模块的心脏,也是整个光通信系统的核心。而光子芯片的实力,代表着一个国家、一个公司的光通信技术水平。那么中国的光芯片能否到达国际的先进水平呢

  

解密我国光子芯片:距世界先进水平有多远?

 

 目前,中国的华为和中兴等厂商在系统设备层面已经处于国际领先地位,并向思科等国际巨头发起了挑战。中国厂商的领先地位不仅是指市场份额,还包括在线路侧的高速电路设计、光学糖果派对手机版、软判决算法等各方面技术实力,以及对下游产业链的掌控。根据Ovum的报告,2013年的100G市场,华为以31%的份额,处于绝对领先的位置。但是,下游的光器件以及光子芯片的技术水平却不容乐观。

 核心技术距离仍在拉大

 我们知道,光模块的制造可以分多个步骤,从芯片到TO到器件再到模块。每一步又可以细分,核心的光芯片包括外延生长、光刻、镀膜、解理、测试等众多环节。评价其技术实力,可以从光子芯片和光模块来看,而光子芯片更能代表核心的技术,从而在光通信领域更有话语权。

 目前市场主流的高端光模块速率为100Gbps,同时400G和1T光模块也在研发或预研中。100G光模块,包括长距离和短距离,目前主要的供应商包括国外的Finisar、 JDSU、Oclaro、Fujitsu、Sumitomo等器件厂商,思科收购Lightwire后能够自供。在国内,目前只有华为旗下的海思(Hisilicom)掌握了核心技术,并可以自己供货。但海思主要定位给华为服务,整个行业欠缺"中国芯。"虽然国内的光迅科技、捷沃光通等器件商已经能够小批量供货,但是还无法实现长距离通讯。更多的厂商虽然推出了100G产品,大多还处在样品测试阶段。而国外400G CDFP MSA在今年已经成立,发起方包括Avago、 Brocade、IBM、 JDSU、 Juniper、Molex和TE Connectivity,后续加入的厂商包括FCI、Finisar、华为、Inphi、Mellanox、Oclaro、 Semtech和Yamaichi。

 从光子芯片层面,国际上主流大厂商已经通过自主研发和收购,掌握了 100G光模块核心芯片技术,而国内除了华为海思外,应该来说还停留在10G水平,且无法完全掌握。由于光子芯片作为基础性产业更需要长期投入,可想而知中国厂商在短期内追上的难度非常大,与国外厂商的相对距离虽然在缩小,绝对距离还在拉大。

那么有人会问,我们是否有可能收购国外的100G高速芯片开发商?对于国外厂商来说这是很常见的事情,例如思科收购Lightwire、Finisar收购u2T、NeoPhotonics收购LAPIS光器件业务。但对中国厂商来说就非常困难了,因为高速光芯片开发商主要来自美国和日本,因此从政治层面来说对中国公司十分敏感。有意思的是这些大厂商收购后,有些就掐断了对中国光模块制造商的芯片供应,导致不可测的风险。

光子集成未来几何

光子芯片以及光通信系统要解决成本、尺寸、功耗等问题,下一步是光子集成。目前有很多种集成技术,包括基于PLC的集成(最成熟),基于InP的集成(以Infinera为代表),基于硅光子的集成(最热门)。有专家认为,解决光器件价格瓶颈的关键在于硅光子集成。事实上,最近几年,硅光子都是光通信产业界讨论的热点。

虽然硅光子还面临很多技术瓶颈,但在整个产业界的向心力下,正在被一个一个的克服,产业界对硅光子大规模商用也抱有极大的信心。尤其是数据中心的短距离应用,让硅光子找到了最合适的用武之地。数据中心的巨大潜力,以及英特尔等厂商的大力推动,促使硅光子的研发进程进一步加速。

Ovum光通信首席分析师Daryl Inniss建议中国厂商发展硅光子技术,一是投入成本相对较低,二是也容易收购公司或技术。例如华为已经在欧洲进行了几起收购,并借助收购和欧洲的相关研究机构取得了合作,进一步加强了硅光子基础研究的实力。

因此,当业界引以为豪"光通信是中国高新技术与世界先进水平差距最小的领域之一"时,我们应谨慎视之。要想掌握光通信芯片层面的核心技术,不管是中国的产业环境,还是技术积累,都还有很长的路要走,而且还需要持续性投入重金做基础研发工作。鉴于中国当前的产业基础,我们只能期盼这一产业能够如同IC电芯片一样,获得国家相应的重视,加大对基础研究生态环境的构建,促进产业的发展。


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