中國信通院：光電融合，開辟“后摩爾時代”新賽道

  ICC訊 2024年12月20日，中國信息通信研究院正式對外公布了《信息光子技術發展與應用研究報告（2024年）》，該報告深入剖析了信息光子技術的宏觀態勢、各分支領域的最新進展、產業融合研究，并對行業的未來走向做出了全面展望。

  全球光子技術市場競爭激烈，預計到2027年規模將增至12000億美元。

  隨著人工智能技術的興起，全球光子技術市場迎來了新的增長機遇，特別是美國、歐洲、日本和韓國等主要經濟體，它們已經認識到光子技術在通信、數據處理和傳感等領域的革命性潛力，并正在積極投資研發以強化其光子技術能力，確保在國際競爭中占據優勢。

  據報告顯示，全球光子技術市場規模已超過九千億美元。截至2023 年，全球光子市場規模約為 9200 億美元，預計到 2027 年市場規?？蛇_ 12000 億美元。其中光算存市場數十億美元，光連接市場數百億美元，光采集和光呈現市場數千億美元發展態勢。同時，信息光子技術的各個細分領域也正處于不同的發展階段，主要根據傳統方向、新興方向以及細分融合三大發展方向，共同推動著光子技術市場的快速發展。

  四大關鍵領域齊發展，光子與信息科學的相互融合、創新與應用

  “信息光子”是光子學中信息相關部分，是光子學與信息科學的交叉領域，將光子作為載體，通過操控光子實現信息的獲取、傳遞、處理和呈現。作為光子學與信息科學的交叉學科，信息光子技術已成為信息技術硬件基礎的核心，涵蓋了光采集、光連接、光算存和光呈現四大關鍵領域。這一技術不僅在光通信和光存儲等傳統領域中扮演著關鍵角色，也在芯片級光互連、光計算和新型存儲等新興領域中也顯示出巨大的發展潛力。各個分支領域的發展態勢多樣化，共同推動著信息光子技術的全面進步和創新。

  據報告顯示：

  光連接：向更高性能迭代延伸

  光連接技術正朝著高速率、大容量、高可靠、低能耗、低時延的方向發展，其中高速率已成為核心訴求。在AI人工智能等業務的驅動下，光連接速率的迭代周期進一步縮短，即將邁進T+b/s時代。并通過擴展頻譜和采用新型光纖技術，顯著提升傳輸的容量。此外，伴隨著數據智算中心的快速發展以及 5G-A/6G 持續推進，光連接需求日益增長，，技術應用也從模塊或板卡級別的光互連逐漸向芯片間/芯片上光互連轉變。應用范疇也由陸地向衛星、車載、水下等領域延伸，光連接技術正逐步泛化為全尺度連接技術。

  光算存：向集成化、一體化、智能化演進

  在光算存領域，光電混合架構的專用模擬光計算技術正成為該研究領域的熱點。這類技術在處理涉及大量運算工作負載且不需要精確解的特定任務時，可以作為協處理器來補充和加速電子計算。其中，光計算雖然在多領域應用前景廣闊，但由于光計算涉及光電融合等問題，技術難度高，且需由光計算企業全程把關產業鏈相對封閉，成熟度有待進一步提升；光存儲雖然性能不斷提升，但距離實用階段距離較長。未來有望進入車載計算、移動互聯網等泛在化、大眾化應用場景。

  光采集：集成化、分布式路徑演進

  光采集作為收集和處理光信號實現對目標物探測或物理量感知測量的技術，可感知環境溫度、壓力、振動、應變、彎曲和扭轉等參量變化。根據工作原理的不同，分為光電探測、激光傳感和光纖傳感三類。三類光集采技術也基于多元化的應用場景，逐步向大規模、多功能、高精度、微型化、低成本、高可靠的集成式和分布式多向演進。此外，車載激光雷達、生物醫療傳感器和分布式光纖傳感器技術已經成為當前應用最為廣泛的領域。

  光呈現：提升人類視覺體驗

  在AI人工智能的進一步推動下，光呈現目前已達千億級規模，新型顯示也已成為信息交互的重要端口。當前，光顯示技術仍以LCD和OLED兩大成熟技術為主線，但隨技術進步Micro LED、印刷OLED、集成化、三維化將有望發展為新的技術重點。光顯示和光成像技術的性能將持續提升，依賴于材料、工藝、裝備等多環節的協同進步。光呈現技術的升級迭代將實現更具沉浸、真實和交互感的呈現體驗。

  光電融合：后摩爾時代的新賽道

  據報告指出，當前光子集成正處于轉向規模發展的關鍵節點。與微電子集成電路CMOS 工藝相比，光子集成在工藝流程和復雜程度上相似，但在功能結構單元、材料體系、標準化程度、發展規律和提升維度等方面存在明顯差異。在微電子集成電路發展趨勢放緩背景下，光子技術不追求工藝尺寸的極限縮小，有望通過光電融合等新方式開辟“后摩爾時代”新賽道。

  光子與電子作為信息技術的兩大支柱，各自擁有獨特的物理特性和優勢，它們的融合是技術發展的必然趨勢。這種融合不僅在功能上實現協同，還在硬件上實現一體化。光電融合預計將由集成電路行業的領軍企業引領，專注于拓展摩爾定律的邊界和探索超越CMOS技術的新領域。

  《信息光子技術發展與應用研究報告（2024年）》的發布，為我們提供了宏觀的技術發展視角，同時為行業決策者提供了重要的參考和指導。隨著技術的持續進步和應用場景的不斷拓展，信息光子技術必將成為推動未來產業發展的核心驅動力。

  最后，報告建議：我國及美、歐、日、韓等全球主要經濟體均高度重視光子能力構建，為推動信息光子技術產業高質量發展，需加強戰略研究與統籌規劃、提升創新能力與產業基礎、深化生態建設與應用牽引，促進多方要素形成合力，“政產學研用”各類主體共同打造融合式創新。