解密我国光子芯片:距世界先进水平有多远?

2015-03-24 09:13:33 来源:pconline
说到光通信,我们第一时间能想到的就是光纤。不过光纤是光通信中的传输通道,而光信号的发射和接收则需要光模块。光模块的作用简单的说就是光电转换,发送端把电信号转换成光信号,通过光纤传送后,接收端再把光信号转换成电信号。其中,光子芯片是光模块的心脏,也是整个光通信系统的核心。而光子芯片的实力,代表着一个国家、一个公司的光通信技术水平。那么中国的光芯片能否到达国际的先进水平呢?

目前,中国的华为和中兴等厂商在系统设备层面已经处于国际领先地位,并向思科等国际巨头发起了挑战。中国厂商的领先地位不仅是指市场份额,还包括在线路侧的高速电路设计、光模块设计、软判决算法等各方面技术实力,以及对下游产业链的掌控。根据Ovum的报告,2013年的100G市场,华为以31%的份额,处于绝对领先的位置。但是,下游的光器件以及光子芯片的技术水平却不容乐观。

核心技术距离仍在拉大

我们知道,光模块的制造可以分多个步骤,从芯片到TO到器件再到模块。每一步又可以细分,核心的光芯片包括外延生长、光刻、镀膜、解理、测试等众多环节。评价其技术实力,可以从光子芯片和光模块来看,而光子芯片更能代表核心的技术,从而在光通信领域更有话语权。

目前市场主流的高端光模块速率为100Gbps,同时400G和1T光模块也在研发或预研中。100G光模块,包括长距离和短距离,目前主要的供应商包括国外的Finisar、 JDSU、Oclaro、Fujitsu、Sumitomo等器件厂商,思科收购Lightwire后能够自供。在国内,目前只有华为旗下的海思(Hisilicom)掌握了核心技术,并可以自己供货。但海思主要定位给华为服务,整个行业欠缺中国芯。虽然国内的光迅科技、捷沃光通等器件商已经能够小批量供货,但是还无法实现长距离通讯。更多的厂商虽然推出了100G产品,大多还处在样品测试阶段。而国外400G CDFP MSA在今年已经成立,发起方包括Avago、 Brocade、IBM、 JDSU、 Juniper、Molex和TE Connectivity,后续加入的厂商包括FCI、Finisar、华为、Inphi、Mellanox、Oclaro、 Semtech和Yamaichi。

从光子芯片层面,国际上主流大厂商已经通过自主研发和收购,掌握了 100G光模块核心芯片技术,而国内除了华为海思外,应该来说还停留在10G水平,且无法完全掌握。由于光子芯片作为基础性产业更需要长期投入,可想而知中国厂商在短期内追上的难度非常大,与国外厂商的相对距离虽然在缩小,绝对距离还在拉大。

那么有人会问,我们是否有可能收购国外的100G高速芯片开发商?对于国外厂商来说这是很常见的事情,例如思科收购Lightwire、Finisar收购u2T、NeoPhotonics收购LAPIS光器件业务。但对中国厂商来说就非常困难了,因为高速光芯片开发商主要来自美国和日本,因此从政治层面来说对中国公司十分敏感。有意思的是这些大厂商收购后,有些就掐断了对中国光模块制造商的芯片供应,导致不可测的风险。

光子集成未来几何

光子芯片以及光通信系统要解决成本、尺寸、功耗等问题,下一步是光子集成。目前有很多种集成技术,包括基于PLC的集成(最成熟),基于InP的集成(以Infinera为代表),基于硅光子的集成(最热门)。有专家认为,解决光器件价格瓶颈的关键在于硅光子集成。事实上,最近几年,硅光子都是光通信产业界讨论的热点。

虽然硅光子还面临很多技术瓶颈,但在整个产业界的向心力下,正在被一个一个的克服,产业界对硅光子大规模商用也抱有极大的信心。尤其是数据中心的短距离应用,让硅光子找到了最合适的用武之地。数据中心的巨大潜力,以及英特尔等厂商的大力推动,促使硅光子的研发进程进一步加速。

Ovum光通信首席分析师Daryl Inniss建议中国厂商发展硅光子技术,一是投入成本相对较低,二是也容易收购公司或技术。例如华为已经在欧洲进行了几起收购,并借助收购和欧洲的相关研究机构取得了合作,进一步加强了硅光子基础研究的实力。

但对大多数中国器件商难说,这种策略显得有些遥远。一是中国厂商在光子集成上严重缺乏积累,即使在相对友好的欧洲能够找到合适的收购标的,也难以消化其技术,更遑论做进一步的研究。二是硅光子的研究也是一个漫长的过程,难以立即获得回报,这并不符合中国的国情。

因此,当业界引以为豪光通信是中国高新技术与世界先进水平差距最小的领域之一时,我们应谨慎视之。要想掌握光通信芯片层面的核心技术,不管是中国的产业环境,还是技术积累,都还有很长的路要走,而且还需要持续性投入重金做基础研发工作。鉴于中国当前的产业基础,我们只能期盼这一产业能够如同IC电芯片一样,获得国家相应的重视,加大对基础研究生态环境的构建,促进产业的发展。

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