开源通信丨深度拆解硅光 1、硅光技术概述 技术定义与特点：硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料，利用现有CMOS工艺进行光器件开发和集成的新一代技术，是实现光子和微电子集成的理想平台。它具备高速率、高集成度、低成本、低功耗、小型化等优点，能结合集成电路技术超大规模、超高精度制造特性与光子技术超高速率、超低功耗优势。 技术原理与构成：该技术利用硅和硅基衬底材料作为光学介质，通过集成电路工艺制作光子器件和光电器件，如硅基发光器件、调制器、探测器等，用于对光子激发、处理和操纵。硅光光芯片核心构成包括光子的产生、路由、调制、处理和探测，核心器件有激光器、光调制器、光探测系统、复用器件、光波导、光栅耦合器等。 2、硅光技术发展现状 应用拓展情况：硅光子技术已进入应用拓展阶段。在通信领域，建立了面向多个市场的硅光产品解决方案；在新型微处理器技术方面，英特尔、AMD等致力于硅光芯片与高性能微电子芯片融合，并验证了相关芯片；在光计算领域，Lightmatter等公司推进应用于AI神经网络运算的硅光芯片；在智能驾驶领域，硅光固态激光雷达有望成为下一代激光雷达的重要革新。 面临挑战问题：硅光子技术虽前景广阔，但面临诸多挑战。性能方面，需解决减少硅波导损耗、实现波导与光纤有效融合、克服温度对功率和波长稳定性影响等难题。测试流程上，光芯片成本高、制造流程多、工艺复杂、废品率高，且缺乏标准化方案，制造与封装环节代工服务厂家少，限制了大规模产业化。 3、硅光技术在光模块中的应用 原理架构与器件方案：硅光光模块在实际应用中由控制单元、数字信号处理单元、发射单元、接收单元构成。发射单元采用硅光子技术方案，光源和调制器分开；接收单元由波分复用或解复用器件、探测器和跨阻放大器构成。在器件方案上，除激光器外，多数光电器件实现硅基集成，激光器多采用外置CW激光器，调制器多采用MZM方案，无源器件部分被硅光芯片替代，实现工艺简化与成本控制，且具备小型化优势。 工艺制造与封装难点：硅光芯片技术较成熟，但从芯片到光模块封装工艺存在较多难点，封装良率和成本有待优化。传统分离式光模块制造工序复杂、自动化低、测试人工成本高但工艺成熟；硅光工艺可利用成熟硅晶圆加工工艺实现器件高度集成，有望优化成本，但各厂商技术路线未统一，且硅光接口封装处于初期，封装难度大、效率低、良率低，限制了大规模量产，同时硅光芯片量产化资源较少。 4、硅光技术的市场前景与投资机会 市场前景预测：在不同传输速率和距离下，硅光子技术竞争优势不断演进。目前出货的硅光光模块产品主要为短距离数据中心光模块和中长距离电信相关模块。AI发展推动光通信向高速率迭代升级，数通市场高速光模块加速升级，电信市场相干光模块持续升级，CPU、OIO领域对硅光子技术需求增长。据预测，光通信行业处在硅光子技术规模应用转折点，硅光光模块市场份额和规模有望大幅增长，且在非通信领域也有广阔发展空间。 投资机会分析：可从三个方向挖掘投资机会。一是硅光光器件、光模块和光引擎供应商，建议布局具备硅基能力和硅光芯片能力的传统光模块头部厂商；二是硅光CW光源供应商，外置CW光源是硅光光模块主流方案，随着光通信速率提升，其需求量有望增长；三是硅光工艺配套厂商，硅光与微电子技术趋同，应重视配套工艺设备和软件厂商的投资机会，受益标的包括中际旭创、源杰科技、长光华芯、仕佳光子、罗姆、杰普特、聚光科技等。
