raymanxiao
26-04-19 11:20

【关于PIC——光子集成电路 】

⭐️PIC 是什么?
即光子集成电路。你可以把它理解为光通信领域的“芯片”。就像电子集成电路(IC)把晶体管集成在硅片上一样,PIC 是把激光器、调制器、探测器、波导等光学元器件,微型化并集成在一块微小的芯片基板上。

它是光通信硬件的心脏,决定了设备的性能和集成度。处于光通信的最上游核心元器件层(芯片级)。传统的光模块是用分立器件(一个个独立的光学零件)组装的,体积大且成本高。PIC 技术则是将这些零件“芯片化”,大大降低了功耗和体积,是光通信从“组装模式”走向“芯片化制造”的革命。

⭐️它是怎么发展起来?
第一阶段:分立器件时代——光通信的“手工业”时期

在光通信发展的早期(以及目前部分中低端市场),光模块的制造更像是一种精密的“组装手艺活”。工程师需要把一个个独立的光学元件——如独立的激光器芯片、透镜、隔离器、调制器、探测器等,像搭积木一样,通过手工或半自动设备对准、固定在金属或陶瓷基座上。这就极其依赖工人的手艺和调试经验,难以保证大规模生产时每个模块的性能完全一致。而且体积大、成本高,分立器件占用空间大,且组装工序繁琐,随着速率提升(如400G/800G),光路变得极其复杂,组装难度呈指数级上升。面对AI带来的千万级甚至亿级光模块需求,这种“手工作坊”式的生产效率无法满足。

第二阶段:光电融合与集成化——技术演进的“转折点”

随着互联网流量爆发,特别是AI算力需求的激增,数据中心对光通信提出了“三低一高”(低延迟、低功耗、低成本、高集成)的苛刻要求。传统的分立方案在物理层面遇到了瓶颈,行业开始寻找新的出路。行业开始借鉴电子集成电路(IC)的发展思路,试图将光器件也做到芯片上。硅光技术(Silicon Photonics)开始被引入,利用成熟的CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺来制造光器件。硅成为了光的“载体”,光在硅片上的波导中传输,就像电子在铜线中传输一样。于是不再是一个个零件单独封装,而是将调制器、波导、探测器等核心功能集成在一个微小的芯片上,这就是PIC(光子集成电路)的雏形。

第三阶段:PIC与CPO时代——光通信的“芯片化”革命

这就是我们当前所处的阶段。PIC不仅仅是把零件做小了,而是彻底重构了光通信的底层逻辑。就像电子芯片集成了数十亿个晶体管,PIC将激光器、调制器、波导、探测器等全部集成在单一芯片上。

CPO(共封装光学),随着速率达到1.6T甚至3.2T,电信号在电路板上跑太远会衰减严重。于是,技术进一步演进,将PIC光引擎直接和交换芯片(ASIC)封装在同一个基板上,距离缩短到了极致,大幅降低了功耗和延迟。 产业链的核心价值从下游的“封装组装”向上游的“芯片设计与工艺制造”转移。

⭐️相关上市公司

第一梯队:PIC 设计,核心壁垒。掌握光路架构定义权和工艺主导权,占据高附加值环节。相关公司有中际旭创、新易盛、可川科技、华工科技。

第一梯队:PIC 配套芯片/器件,关键支撑。提供 PIC 制造所需的材料、无源/有源器件等上游组件。相关公司有天孚通信、源杰科技、仕佳光子、腾景科技、光库科技、永鼎股份、东田微。

第三梯队:封装与系统集成,落地应用。负责将 PIC 芯片进行先进封装(如 CPO)并集成为最终系统。相关公司有光迅科技、剑桥科技、联特科技。

发布于 广东