对话奇芯光电丨四大场景,五大应用领域,奇芯光电以光子集成引领光器件之变革!

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光子集成是突破下一代信息通信所面临的速率和能耗两大瓶颈的核心技术,将会在传送网、宽带光纤接入网和下一代数据中心等网络中被广泛使用。

随着高速光通讯迈向100G/400G时代,光子集成器件得到了迅猛发展和市场认可,英特尔、IBM、思科、NEC等全球各大知名企业纷纷加大研发投入,使得光子集成技术成为光通信领域具有前瞻性、先导性和探索性的战略必争之地。

作为国内光子集成领域的开拓者,奇芯光电在光子集成领域有深厚的技术积累,是一家具有系统性、战略性研发能力的国家级高新技术企业,其团队创造出全球唯一兼具高折射率差、超低损耗、微小尺寸、多层回路的光子集成核心技术,建立起独具特色的光子集成设计和制造平台、光子集成器件封装平台、高速光器件和光模块综合测试平台,将光子集成规模大幅度提高。

近日,维科网光通讯就“光子集成的发展方向及奇芯光电未来的产品布局”,对奇芯光电首席工程师徐之光进行了采访。

奇芯光电首席工程师徐之光

徐之光说,芯片制造是整个芯片领域很重要的一个环节,很多芯片公司因为自身没有芯片制造能力,所以较为被动。奇芯光电不仅有芯片设计能力,还具备材料、芯片制造,芯片加工、器件和模块的全流程的研发和生产能力。

据徐之光介绍,奇芯光电已完成从光子芯片到光器件、光模块、子系统全系产品的垂直整合,为模块商、设备商和运营商提供高可靠性、高性价比的产品,赢得了国内外光通信产业界同仁的高度认可。

“国内很少有像奇芯光电一样真正具备如此完整的全流程整合能力的企业。”,徐之光充满自豪地说道。

一、小尺寸、低功耗、多通道、高性能——光子集成的发展方向

光子集成是实现小尺寸、低功耗、多通道、高性能的核心,有着非常广泛的应用领域,包括光通信、光传感、工业及军事领域。奇芯光电当前的产品聚焦在光通信领域。

【维科网光通讯】在光子集成之前有一个电子集成,相比之下,光子集成可以说是比电子集成更胜一筹?

【徐之光】光子集成与电子集成是一个互补的关系,电子集成与光子集成有各自擅长的领域,如电子集成可以实现通用的CPU或者GPU,但是光在长距离传输和快速图像识别方面具有明显的优势。

基于各自有不同的优势,未来光电集成芯片将大有作为,它能让芯片的性能达到最佳状态。

【维科网光通讯】可不可以说光电集成芯片是未来咱们新要发展的一个方向?

【徐之光】是的,这也是整个业界所追求的一个终极的目标。我们已经有在进行这方面的研究。因为奇芯的光子集成采用CMOS兼容的工艺,因此可以在相同的的设备平台上,实现光电集成芯片的目标。

【维科网光通讯】如果未来有这样一个光电集成芯片的出现,您觉得它会最先落地到哪一个领域?

【徐之光】在光通信和消费者领域,对光电集成芯片的需求都很迫切:因为光通信需要通过光子集成实现多通道和高性能,消费者领域需要通过光子集成实现小尺寸和低功耗。所以光电集成最有可能在这两个领域同时落地。

二、奇芯光电的产品布局

奇芯光电产品主要是聚焦于光通信领域,综合上来看,可分为五大应用领域。

① 光纤到户:Combo PON OLT光模块

为了达到20km的传输距离,传统Combo PON OLT模块需要使用昂贵的1577nm EML激光器。奇芯成功开发了DML光引擎,实现了对EML的替代。

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产品图来源:奇芯光电

“EML的成本和功耗都要高于DML,奇芯通过独特的光子集成技术来实现了DML对EML的替代,为客户节省了成本和功耗,实现了批量发货。”徐之光说。

② 数据中心:CWDM chip/Device

是高速光模块的核心器件,每年的需求平稳增长。奇芯创造性的采用了M-Z结构,具有带宽大、插损小以及操作简单等明显优势。

产品图来源:奇芯光电

③ 城域网:光开关

基于硅基改性材料低损耗和高集成度的特点,奇芯开发了用于城域网的大规模光开关阵列,其具有损耗低、集成度高、带宽大、消光比高等特点,能有力助推全光网络的达成。

④无线承载

基于独特的PIC光滤波器设计,奇芯开发了用于无线承载的同波长往返模块。相比传统的双波长单纤双向光模块,同波长光模块不仅实现了模块种类的归一化,而且将往返时延从ns量级降低至ps量级,能有效支持自动驾驶等对时间同步要求高的应用在5G网络中的普及。

⑤ 光计算

与常规的计算机的架构所不同,基于神经网络架构的光子计算芯片采用类似人脑对信息的处理模式,计算单元之间信号传递并非完全量化的1或者0,而是作为一个有机整体来实现对信号的处理。

基于神经网络的光计算芯片更像一个加速器,适合用于特定领域,如图像识别。相对常规的电计算方式,光计算芯片具有更高的速度和更低的功耗。

【维科网光通讯】目前咱们在光子集成的研发中普遍会遇到什么难题?又是怎么解决的?

【徐之光】光子集成的难题主要体现于需在同一个芯片上同时实现有源和无源材料的集成。而不同的材料的膨胀系数及晶格常数等物理特性又有很大的区别,它们对材料的要求也各不相同,故此,在工艺上极具挑战性。

为实现有源和无源的集成,奇芯光电为硅基改性材料开发了CMOS兼容的工艺制造,实现了在相同硅基衬底上完成硅和硅基改性材料的集成。

【维科网光通讯】能不能就是说中国的光电子集成实际上是刚刚在起步的一个阶段?

【徐之光】据相关数据统计,全球光子集成模块的销售额将在2025年达到124亿美元规模,占光模块总市场的78%。目前在光子集成领域比较发达的主要是北美国家。中国主要是通过一些国家专项的资助,在光子集成进行布局和研发,所以,对于中国光子集成行业来说,仍有很长的一段路要走。

维科网光通讯】未来咱们会有哪些新的布局?

【徐之光】奇芯光电的核心是技术平台,未来会根据客户的需求对产品进行布局,利用光子集成技术进行定制化开发,从而实现有竞争力的多通道,低功耗以及小尺寸的产品。

作为西安硬科技企业之一,奇芯光电始终以掌握未来光子信息技术核“芯”技术,解决我国光电子信息行业的芯片卡脖子难题为宗旨,推动我国在光电子集成电路领域从“跟跑者”向“领跑者”转变。

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