Vistas:2 Autor:Curry Hora de publicación: 2023-11-17 Origen:Sitio
organización de investigación de mercado Inteligencia Yole afirmó que la tecnología fotónica de silicio ha logrado grandes avances desde 1985, desde el desarrollo inicial de guías de ondas altamente restringidas hasta la adopción estratégica de materiales, tecnologías de integración y empaquetado en la industria CMOS, estableciendo finalmente su posición en los módulos ópticos. dominio en el campo.
Yole concluyó que el escenario de aplicación principal y más directo de la luz de silicio es el centro de datos, e Intel ocupa una posición dominante en este campo. Además, existen amplias perspectivas de desarrollo en el ámbito de telecomunicaciones, lidar óptico, computación cuántica, computación óptica y en el campo de la atención médica.
Yole señaló que el mercado de chips fotónicos de silicio tendrá un valor de 68 millones de dólares en 2022 y se espera que supere los 600 millones de dólares en 2028, con una tasa de crecimiento anual compuesta del 44% de 2022 a 2028. El principal factor que impulsa este crecimiento es 800G. Módulos ópticos conectables para interconexión de centros de datos de alta velocidad y aprendizaje automático que requieren mayor rendimiento y menor latencia.
El panorama de la industria de la fotónica de silicio se está configurando en torno a diferentes actores. Actualmente involucrados activamente en la industria de la fotónica de silicio se incluyen: actores integrados verticalmente (Intel, Cisco, Marvell, Broadcom, Nvidia, IBM, etc.), empresas de nueva creación/diseño (AyarLabs, OpenLight, Lightmatter, Lightelligence, etc.), investigación instituciones (Campus de la Universidad de California, Berkeley, Universidad de Columbia, Escuela de Ingeniería de Stanford, MIT, etc.), fundiciones de obleas (GlobalFoundries, Tower Semiconductor, imec, TSMC, etc.) y proveedores de equipos (Applied Materials, ASML, Aixtron, etc.).
La industria de la fotónica de silicio se caracteriza por la investigación y el desarrollo continuos, asociaciones estratégicas y colaboración entre diferentes actores para hacer avanzar la tecnología. Gracias a la aparición de fundiciones de fotónica de silicio y a la creciente experiencia en este campo, la tecnología también se está volviendo más accesible para más empresas. Al mismo tiempo, esta tecnología puede aumentar la velocidad de transmisión de datos, reducir el consumo de energía y realizar diversas aplicaciones, por lo que es un campo industrial con grandes perspectivas de desarrollo.
Intel lidera el mercado de comunicaciones de datos con una participación de mercado del 61%, seguida por Cisco, Broadcom y otras empresas más pequeñas. En el campo de las telecomunicaciones, Cisco (Acacia) representa casi el 50% de la cuota de mercado, seguida de Lumentum (Neophotonics) y Marvel (Inphi). Los módulos ZR/ZR+ enchufables coherentes promueven el desarrollo del mercado de la fotónica de silicio para telecomunicaciones. Las empresas chinas se encuentran en la etapa de prototipo o muestra.
A pesar de las deficiencias del silicio como emisor de luz, avances recientes han introducido métodos innovadores para fabricar componentes ópticos activos en silicio, lo que ha permitido la producción en masa en tan solo unos pocos años.
En particular, el silicio tiene una eficiencia cuántica interna (QE) relativamente baja, mientras que los materiales de banda prohibida directa III-V tienen eficiencias cercanas al 100%. Esencialmente, la atención se centra en los semiconductores de banda prohibida directa, y el camino hacia la fotónica de silicio parece ser la integración monolítica a través de láseres de puntos cuánticos (QD).
El InP PIC tradicional requiere de cinco a seis pasos de regeneración, lo que resulta en un alto costo, muchos problemas y una producción limitada. La integración heterogénea tiene la ventaja de combinar múltiples materiales, unir y procesar simultáneamente. Sin embargo, dado que el tamaño de los sustratos III-V es mucho menor que 300 mm, el costo de los sustratos no es bajo, lo que ha provocado un interés creciente en la integración monolítica. Por lo tanto, la tecnología de integración monolítica de láseres en chip ofrece un enfoque prometedor para lograr una integración fotónica de silicio de alta densidad y gran escala.
Los parámetros inherentes de los láseres QD superan los de los dispositivos de pozo cuántico (QW), con una vida útil más larga, alta tolerancia a los defectos del material, integración epitaxial de los láseres QD en silicio, estabilidad a alta temperatura y funcionamiento sin refrigeración, y permiten aumentar los láseres de ancho de línea estrecho. ancho de banda.
La fotónica del silicio no se limita a un único sustrato o material. Varias plataformas de materiales para la integración fotónica, como la película delgada LiNbO3 (TFLN), SiN, BTO, GaAs, etc., han demostrado su potencial. Entre ellos, los TFLN de película delgada basados en silicio están progresando rápidamente. Los TFLN tienen restricciones de modo estrictas y han demostrado ser muy valiosos para crear moduladores de alta velocidad.
Además, existe una gran brecha de escala entre la integración de la fotónica de silicio y los circuitos integrados de silicio. Los circuitos integrados de silicio se han reducido a unos pocos nm. Los chips fotónicos de silicio no requieren tecnología de fotolitografía de 3 nm. La tecnología de 45 nm es totalmente suficiente para producir un alto rendimiento y alta calidad. de chips fotónicos de silicio. Esto es ventajoso porque utilizar una fundición con niveles de litografía más bajos es muy rentable.
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