Ovum：矽光子有潛力完全改變光學行業

C114訊 北京時間8月14日下午消息（張月紅）矽光子是一種基於矽光子學的低成本、高速的光通信技術，用雷射束代替電子信號傳輸數據的技術，英特爾實驗室已經通過混合矽雷射器技術的集成雷射器，首次實現了基於矽光子的數據連接。

業界有些人認為矽光子技術意味著今天的光學廠家會成為歷史。

也有人意見完全相反，認為基礎物理受制於現有的材料，最好的選擇仍然是保持不變。

為什麼矽光子話題引發了這麼大的爭議，這項技術真的值得這麼多的關注嗎？Ovum光器件首席分析師Karen Liu在近日發布的報告里，給出了Ovum對矽光子發展的看法：

市場規模可觀

Ovum認為，矽光子技術確實有潛力完全改變光學行業，但這種改變絕不是完全取代現有的產品。

之所以說它有潛力完全改變是因為，它會在今後的很長時間裡引發行業產生連續性的變化。

至於這些變點，人們傾向於高估其短期影響，而低估了長期影響。

至於業界為什麼會存在這麼多意見不同的觀點，Ovum認為，原因在於人們看問題的角度不同。

光學元件的技術專家可能會說：「在磷化銦的研發進展這麼順利的情況下，再重新開發矽的用途，根本就沒什麼意義。

截至目前，還沒有任何技術演示能夠展示出矽有超乎尋常的性能，它甚至不能和磷化銦相提並論，因為矽本身還不能發射雷射。

」這番觀點回應的問題可能是「矽光子產品和應用帶來的好處是什麼？」

事實上，更有針對性的問題應該是「誰能從矽光子技術中受益？」矽光子有可能會使產業結構發生變化，反過來，產業結構變化也是矽光子成功的最有力因素。

矽光子有望扮演重要角色的就是100G乙太網和Infiniband模塊市場，Ovum預計，矽光子在這兩塊市場可獲得兩位數的份額，到2016年可達到10億美元的規模。

不過，Ovum同時也認為，推動它成功的因素並非技術性能。

那些討論矽調製器與磷化銦調製器技術上誰更勝一籌的爭論，Ovum從這些爭論中獲取的信息是它們的性能是比較接近的，短期內決定100G乙太網和Infiniband模塊市場接受矽光子的關鍵因素是，思科和Mellanox的市場份額。

系統集成商的布局

對矽光子技術關注升溫的時間點是去年思科收購光纖技術公司Lightwire，後者擁有為高速網絡應用設備開發的先進光學互連技術。

高達2.71億美元的收購價讓業界感到驚奇，這家營收還不高的創業公司收購價是Opnext市值的兩倍，Opnext還是光學元件領域的領導者。

但是退一步講，Opnext業務範圍比較窄，僅聚焦在光學元件。

而且，最值得關注的是，Lightwire的收購者思科，近期還花了比購Lightwire貴10倍的價格收購了智能網絡安全解決方案商Sourcefire，價格差了幾倍，但這些收購為思科世界帶來了變化。

無獨有偶的是，矽光子技術界第二起收購同樣由系統集成商發起，Mellanox目前正處於收購矽光子技術廠商Kotura的進程中，Kotura是一家以InfiniBand技術聞名的廠商，正如思科乙太網交換聞名一樣。

隨著通信速率的提升，光學系統的成本也在增加，另一方面，Mellanox來自電纜等其他配件的業務收入增長率還不到5%。

光學組件已經變成最有戰略性的產品之一，它限制著系統的競爭力以及毛利率水平，一家經過時間考驗的系統廠商的回應就是，通過內部ASIC設計控制關鍵組件及材料的供應。

思科新聞發言人、高端路由和光學事業部的副總Bill Gartner，曾公開解釋過思科收購矽光子技術的目的，和過去幾年其他半導體設計團隊的收購一樣。

光學行業視矽光子為競爭性的材料系統之一，系統廠商視其為矽供應鏈中的幾個專業化的形式之一。

尤其數字CMOS有一個完整的服務供應商生態系統，OEM廠商可以選擇自己製造ASIC，或者由晶片廠商開發，又或者採購外部商家現成的產品。

當然也有廠商有實力從多家公司採購部分產品，然後合併到自己的設計里。

與此完全不同的是，今天傳統的光學企業首選的是現成常備的產品。

個別廠商選擇再加工或採購基本的器件，而且這些分散的器件也不容易組合起來。

過去十年里，領先的光模塊供應商越來越傾向於垂直整合，擁有自己的晶片供應鏈。

當他們不得不外部採購時，來源也是競爭對手的。

另一條可開拓的市場

矽光子另一條開拓市場的路線是爭取大型的電纜及連接器廠商，在這種情況下，矽光子不要遵循ASIC的發展模式，要與電連接廠商聯合起來，這些廠商包括TE Connectivity、FCI、Amphenol。

這種聯合很符合情理，因為光纜與電氣連接有相同的功能，其業務動態化相比ASIC也有更多的類似之處，在信號完整性方面的挑戰也是相同的。

驅動器如摩爾定律改進一樣並不能適應任何光學或電子行業。

特別是活躍的光纖光纜，因此產生了很多補充現有電力電纜的產品。

舉個例子，迷你型SAS線纜用於距離更長的銅纜。

除了無源銅接觸不到的地方，活性銅和光纖都可以用。

對客戶來說，細節是無關的，他們只看到各種符合需求的電纜及連接器。

但是這種商業模式因為矽光子的來臨面臨著挑戰，矽光子可以使OEM廠商越過他們的布線廠商，活性銅纜大部分用於InfiniBand。

Mellanox的一部分市場會被收購來的矽光子公司Kotura俘獲。

另一方面，即使是市場慢熱啟動，布線廠商也仍然可以享受到矽光子帶來的好處，矽光子的第一個實例就是Molex和Luxtera之間的合作關係，Molex如何基於Luxtera的矽光子晶片與既定的業務打包，向市場推廣。

線纜互連供應商一般不會對光學晶片感興趣，TE Connectivity則是個例外，已經從半導體公司Zarlink收購了VCSEL和線纜業務，收購的原因之一就是他們的核心智慧財產權更多的體現在連接器上，還不是晶片上。

Luxtera和Molex的合作模式說明，矽光子晶片進入線纜/連接器領域的可能。

無晶圓廠半導體發揮力量

一些人聲稱，把矽光子放在摩爾定律的軌道上，可使其像電子一樣創建一個承載信息的傳輸方式。

另有一些人表示反對，指出光學無法像電子那樣從平面印刷板的設計中同樣獲益。

電子門通常隨著形體尺寸縮小而變得更快、耗電更少，而光子器件的結構不會因尺寸變小而同樣受益，因此今天的光子器件會根據波長儘量最優化尺寸。

下一代平板印刷帶來的主要好處就是更平滑的波導壁，更少的損耗，而不是更小的器件尺寸。

連續CMOS工藝節點通過更多的集成可以使功能更強，摩爾定律決定，相同的成本可能使功能提升兩倍，而不是相同的功能使成本降半。

矽光子技術的來臨並不代表光學將直接集成到大的ASIC或處理器晶片里，不過大型的ASIC的確最需要更先進的互連技術。

這些晶片也需要更先進的工藝節點，因為光子太大而很難做到經濟性。

同樣的，集成對光學來說無疑是非常重要的，但對電子來說卻不是壓倒性的規則改變利器，光學集成在初期階段，每個晶片只有十到幾百個元件，每一代向更快數據傳輸速率的演變導致元件數量增長都不是獨一無二的。

現在高達100Gbps的速率會使用4X、10X集成的動態並行。

但是請注意，隨著時間的推移，25Gbps電接口日益成為主流後，10x10Gbps又退回到4x25Gbps。

而對於400Gbps，16 x25 Gbps又代表著下一代的新主流。

相信隨著時間的推移，它也會恢復到不那麼主流的水平上。

因此，Ovum認為，矽光子帶來的最深遠影響會是，讓無晶圓廠半導體發展模式發揮應有的力量。

隨著第一波矽光子產品投入市場，設計團隊必須與現有的矽生態鏈廠家合作，以改善和補充設計工具、平面印刷以及晶圓廠流程。

同樣的過程也會發生在封裝廠商這裡，晶圓廠和封裝廠商對矽光子感興趣，是因為他們考慮到未來提供的服務里有光電產品的可能性。

矽光子公司甚至還設想了他們的遠期願景——轉型為以授權智慧財產權為主營業務，目標群體是已經擁有規模經濟性的大型老牌製造廠家。

Ovum注意到，CMOS不是現在生態系統中，唯一的半導體行業，但無疑是最為突出的。

MEMS代工廠向很多行業提供產品，包括光學通信。

Kaiam就是一個例子，在其模塊產品中使用代工廠提供的MEMS。

Cosemi則是一家提供複合半導體光電二極體的無晶圓廠的企業例子。

客戶的興趣以及矽光子自身接受無晶圓廠模式，都可以提高外部代工廠對矽光子的興趣和接受度。

OEM模式也不會妨礙矽光子的零售晶片供應。

英特爾就是一個突出的例子，本身是一家晶片廠家，又是矽光子的堅定支持者，但英特爾獨特的產業地位很難期望業內同行跟進。

正如上文討論的，矽光子不靠大規模集成化，更需要大量不同的IC廠商的協同，比如PHY與其他模擬/混合信號晶片的集成。

無晶圓廠半導體的商業模式對各種創新技術是非常友好的，它降低了小規模運營的門檻。

OpSIS是一家由英特爾、IME以及Luxtera支持的矽光子晶圓代工廠。

這種生態系統包括共享往復運行、發展晶圓廠等機制，它降低了門檻，允許大學及小型的初創公司進入。

雷射仍是關鍵組成部分

對矽光子持批評意見的主要集中點就在於雷射這個薄弱點，矽不是產生雷射的最好材料。

但Ovum認為，雷射不會是矽光子技術的阻礙，材料研究會繼續尋找更好的方式，使矽和雷射更好的協作。

除此之外，現有的雷射廠商也會有機會與矽光子設計者們合作。

需要解決的問題並不是雷射，而是如何將光的其餘部分整合在一起。

由英特爾、Skorpios、Aurrion公司提倡的「異質整合」是一個很有吸引力的嘗試，磷化銦晶片鍵合技術產生雷射，驅動矽光子器件。

Ovum認為，雷射設計和製造仍然是一個寶貴的技能，這一技術區分了光學元件廠商的實力。

矽光子學的問世，包括在OEM ASIC方面的應用，並不會導致現有光學廠家的消亡。

相反，現有光學元件及模塊供應商接受矽光子，可以補充現有的業務產線。

如果矽推動OEM ASIC廠商，同樣也會推動光學ASIC設計業務。

矽IC供應商常見的業務模式是先進的現成產品和源自客戶項目的經驗。

長遠來說，這樣的業務結構正是光學企業需要改進的，以便應對流量的衝擊。

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