C114訊 12月30日消息（水易）近日，中國信息通信研究院發(fā)布《信息光子技術(shù)發(fā)展與應用研究報告（2024年）》。報告指出，“信息光子”是光子學與信息科學的交叉領(lǐng)域，將光子作為載體，通過操控光子實現(xiàn)信息的獲取、傳遞、處理和呈現(xiàn)。
“信息光子”橫向包含光采集、光連接、光算存和光呈現(xiàn)四大細分領(lǐng)域；縱向包含核心光子芯片器件和材料、模塊級產(chǎn)品、系統(tǒng)級產(chǎn)品，并進一步賦能上層各類業(yè)務及應用，價值鏈不斷延伸。
其中在光連接方面，持續(xù)向高速率、大容量、多場景等方向演進。
高速率方面，早期由城域和干線電信網(wǎng)絡引領(lǐng)驅(qū)動，迭代速度較慢，約10年更新一代。當前，在人工智能的驅(qū)動下，數(shù)據(jù)/智算中心互聯(lián)成為最主要應用場景，市場規(guī)模約為電信網(wǎng)絡的1.5-2倍，早期為3-4年更新一代，也是在AI影響下，迭代周期將進一步縮短。
目前，直調(diào)直檢光連接當前處于800Gb/s速率,其中基于單通道100Gb/s的800Gb/s光模塊基本成熟，基于單通道200Gb/s的800Gb/s、1.6Tb/s光模塊加速研發(fā)，預計未來1-2年進入1.6Tb/s速率，2030年3.2Tb/s將走向規(guī)模應用。
干線網(wǎng)絡相干光連接當前處于單波400Gb/s，預計2030年主流應用將達到單波800Gb/s，2035年后進一步向單波T+b/s挺進。同時，相干技術(shù)由干線/城域向百km及以內(nèi)中短距應用下沉，預計2030年將達單波T+b/s。
另外從基礎(chǔ)光電芯片的角度，業(yè)界將始終瞄準最少通道的技術(shù)方向，已開始向100GBd及以上光電芯片平臺演進升級。同時在材料方面，III-V族、硅基光電子、薄膜鈮酸鋰等競相發(fā)展，光子集成、先進封裝技術(shù)也在加速演進。
大容量方面，頻譜擴展是短期內(nèi)提升系統(tǒng)容量的有效方式，在干線和城域網(wǎng)絡中，隨著單通道速率由100Gb/s提升至400Gb/s，12THz C+L即將邁入規(guī)模部署。未來5-10年將進一步通過更寬頻譜拓展、空分復用系統(tǒng)和空芯光纖等方式實現(xiàn)傳輸容量提升。
另外，波長選擇開關(guān)（WSS）、陣列光開關(guān)（OCS）等全光交換技術(shù)以大顆粒交換提升系統(tǒng)容量。未來2-3年，WSS將實現(xiàn)32維C+L波段一體化、OCS將實現(xiàn)300-500端口；未來5年，WSS將實現(xiàn)48/64維、OCS將實現(xiàn)1000端口。
應用場景方面，陸地光通信由電信網(wǎng)絡、行業(yè)專網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心互聯(lián)等傳統(tǒng)領(lǐng)域向智算/超算互聯(lián)、算間互聯(lián)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域擴展，并進一步由陸地向空間、水下、車內(nèi)、以及芯片級等范圍延伸，助力構(gòu)建空天地海一體化協(xié)同網(wǎng)絡，應用領(lǐng)域和連接范圍不斷擴展。
具體而言，在空間，激光通信可為星-星、星-地之間提供高指向性、高帶寬連接手段；在水下，可見光通信將成為繼聲波、射頻之后的又一重要水下連接技術(shù)；在車內(nèi)，車載光總線將成為車輛電子化、智能化連接技術(shù)極具競爭力的選擇。
報告還指出，隨著數(shù)據(jù)/智算中心的快速發(fā)展以及5G-A/6G持續(xù)推進，光連接需求不斷增長，并逐步由模塊或板卡極光互連向片間/片上光互連演進。
片間光互連以光電合封（CPO）和光輸入輸出（OIO）為研究熱點。CPO低功耗的特性有助于數(shù)據(jù)中心綠色升級，根據(jù)博通數(shù)據(jù)CPO系統(tǒng)功耗相較可插拔光模塊可降低50%以上，另外硅基光電子集成方案成為CPO主流路線，目前CPO產(chǎn)業(yè)鏈由交換機巨頭牽引，國內(nèi)外標準體系也已經(jīng)初步建立。OIO是算存架構(gòu)中的重要互連方案，產(chǎn)業(yè)鏈由計算巨頭牽引，標準研制尚處初期。
片上光互連方面，大規(guī)模集成電路需要高密度、長距離布線，引發(fā)帶寬、能耗、時延等瓶頸問題，片上光互連可支撐實現(xiàn)大量長距通道，若擴展至整個晶圓，則可實現(xiàn)晶圓級光互連網(wǎng)絡。其研究重點包括光子器件、交換機制、拓撲結(jié)構(gòu)和路由算法等，目前處于發(fā)展早期階段。
技術(shù)演進趨勢之外，報告指出，Omdia數(shù)據(jù)顯示，2023年全球光連接用光器件（包含光模塊及芯片）市場規(guī)模約124.07億美元，在數(shù)據(jù)/智算中心互聯(lián)等需求驅(qū)動下，2024年市場規(guī)模將顯著增長。
從區(qū)域分布來看,市場增長動力主要來源于北美，谷歌、英偉達在人工智能集群中已規(guī)模部署800Gb/s光模塊、即將邁入1.6Tb/s時代；亞馬遜、Meta即將部署800Gb/s光模塊。我國已開始400Gb/s光模塊批量部署，800Gb/s應用尚處探索階段。在全球光模塊器件企業(yè)市場份額方面，我國企業(yè)與美國平分秋色，多家企業(yè)位列全球TOP10。
