12月30日消息 信息技術領域，光子是與電子并駕齊驅的基礎性支撐技術，在未來網絡、高性能計算、智能感知、新型顯示等領域前景廣闊，有望成為新質生產力的強勁引擎。同時，在微電子集成電路發(fā)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。
近日，中國信息通信研究院發(fā)布《信息光子技術發(fā)展與應用研究報告（2024年）》，對信息光子的總體發(fā)展態(tài)勢、重點細分領域、光子材料與基礎工藝、光電融合的最新研究與應用進展等進行了系統(tǒng)分析。
報告指出，從概念范疇來看，“信息光子”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。
“信息光子”橫向包含光采集、光連接、光算存和光呈現四大細分領域；縱向包含核心光子芯片器件和材料、模塊級產品、系統(tǒng)級產品，并進一步賦能上層各類業(yè)務及應用，價值鏈不斷延伸。
報告顯示，根據Photonics21等數據測算，2023年全球光子市場規(guī)模(包含信息及能量，核心芯片器件及材料、模塊級、系統(tǒng)級產品等)約9200億美元，其中光算存市場規(guī)模約數十億美元，光連接市場約數百億美元，光采集和光呈現市場約數千億美元。未來幾年AI將拉動產業(yè)的持續(xù)增長，2027年市場規(guī)模預計可達12000億美元。
圖1 全球光子產業(yè)市場規(guī)模
目前，信息光子整體處于多樣化發(fā)展階段，光通信、光存儲、光采集、光呈現等傳統(tǒng)方向已處于產業(yè)應用階段，持續(xù)向更高性能、更多場景應用等下一代路徑發(fā)展演進；同時，芯片級光互連、光計算、新型存儲等新興方向涌現，新范式不斷構建，在信息化全域的重要性更加凸顯。
光連接方面，持續(xù)向高速率、大容量、多場景等方向演進。AI影響下速率迭代周期縮短，即將邁入T+b/s時代，并通過頻譜拓展和新型光纖等實現容量提升。另外隨著數據/智算中心的快速發(fā)展以及5G-A/6G持續(xù)推進，光連接需求不斷增長，并逐步由模塊或板卡極光互連向片間/片上光互連演進。
同時，光連接由電信網絡、行業(yè)專網和數據中心等領域向智算/超算互聯、工業(yè)互聯網等領域拓展，并逐步向海底/水下、衛(wèi)星、車載和芯片級互連延伸，應用場景貫穿信息化全域。
光算存方面，基于光電混合架構的專用模擬光計算為研究熱點，在處理神經網絡推理等涉及大量運算工作負載、且不需要精確解的特定任務時，可作為協處理器為電計算“補充、加速”，目前產業(yè)生態(tài)還有待完善，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。
光采集方面，可對距離、溫度、壓力、形變等多種參量進行感知測量，基于多元化應用場景，逐步向大規(guī)模、多功能、高精度、微型化、低成本、高可靠的集成式和分布式方向演進。車載激光雷達、生物醫(yī)療傳感、分布式光纖傳感是目前應用最廣泛的場景。
光呈現方面，光顯示技術已經成為信息交互第一觸點和重要端口，未來幾年預計仍將以LCD和OLED兩大技術路徑為主線，Micro LED、印刷OLED、集成化、三維化等成為新重點。光成像技術將實物盡量真實地反映在虛擬的圖像上，不斷突破人類視覺系統(tǒng)極限，未來計算光學技術將“計算”融入到成像各個過程中。
報告還指出，信息光子的四大細分領域在獨立發(fā)展的同時也開始向多功能融合化演進，加速系統(tǒng)級創(chuàng)新與應用裂變。包括構建“通感一體”高效協同架構體系，打造“光連接+光互連”新范式，探索“感算融合”“存內計算”等新興方向。
另外，光電融合成為后摩爾時代重要選項，不僅在擴展摩爾方向鋒芒初露，在超越CMOS方向亦有諸多可能性。
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(yè)高質量發(fā)展，需加強戰(zhàn)略研究與統(tǒng)籌規(guī)劃、提升創(chuàng)新能力與產業(yè)基礎、深化生態(tài)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(chuàng)新。
