中国科学院最新发布消息说，由中国科学院上海微系统与信息技术研究所(上海微系统所)、瑞士洛桑联邦理工学院组成的合作团队在国际上另辟蹊径，最近在钽酸锂异质集成晶圆及高性能光子芯片制备领域取得突破性进展，已成功研发并实现可批量制造的新型光子芯片——钽酸锂集成光子芯片，相关研究成果论文于北京时间5月8日夜间在国际著名学术期刊《自然》上线发表。
据悉，中国科学院上海微系统所团队孵化的上海新硅聚合半导体有限公司已经具备薄膜钽酸锂异质晶圆量产能力，并开发出8英寸异质集成钽酸锂材料技术，将为更大规模的中国国产光学和射频芯片的发展奠定核心材料基础。
随着全球集成电路产业发展进入“后摩尔时代”，集成电路芯片性能提升的难度和成本越来越高，全球迫切寻找新的技术方案。以硅光技术和薄膜铌酸锂光子技术为代表的集成光电技术是应对此瓶颈问题的颠覆性技术。与铌酸锂类似，中国与瑞士合作团队研究证明单晶钽酸锂薄膜同样具有优异的电光转换特性，且在双折射、透明窗口范围、抗光折变、频率梳产生等方面相比铌酸锂更具优势。此外，硅基钽酸锂异质晶圆的制备工艺与绝缘体上的硅更加接近，因此钽酸锂薄膜可实现低成本和规模化制造，具有极高应用价值。
论文共同通讯作者、中国科学院上海微系统所欧欣研究员表示，研究团队采用基于“万能离子刀”的异质集成技术，通过氢离子注入结合晶圆键合的方法，制备了高质量硅基钽酸锂单晶薄膜异质晶圆，随后进一步联合开发出超低损耗钽酸锂光子器件微纳加工方法。结合晶圆级流片工艺，研究团队探索发现，钽酸锂光子芯片不仅展现出与铌酸锂薄膜相当的电光调制效率，同时兼具片上实现孤子光学频率梳的独特属性，有望在激光雷达、精密测量等方面实现应用。
欧欣指出，相较于薄膜铌酸锂，薄膜钽酸锂更易制备，且制备效率更高。此外，钽酸锂薄膜具有更宽的透明窗口、强电光调制、弱双折射、更强的抗光折变特性，这些先天材料优势极大扩展了钽酸锂平台的光学设计自由度。
中国科学院上海微系统所介绍说，近十年来，欧欣带领该所异质集成团队集中突破高品质单晶薄膜制备及异质集成共性技术，同时重点布局基于异质集成材料的5G/6G高频声学射频滤波器、高速集成光子器件及高功率电子器件技术。
什么是光子芯片？
光子芯片，这一被誉为未来信息技术领域的颠覆性技术，同志们记住重点“颠覆性技术”！光子芯片是一种基于光子学的集成电路，将光子器件集成在芯片上，实现了光电子集成。近日在我国科学家手中取得了重大突破。这一成果的诞生，不仅标志着我国在光子芯片研究领域迈出了关键一步，更为全球光子芯片的发展打开了新的篇章。妥妥未来的“国之重器！
计算速度比电子芯片快1000倍
光子芯片的重要性不言而喻。相较于传统的电子芯片，光子芯片具有更高的传输速度、更低的功耗和更小的体积，被认为是下一代计算机、通信和人工智能领域的核心技术。随着全球信息技术的快速发展，光子芯片的出现将极大地推动整个科技产业的进步。
光子芯片在我国的应用前景
对于我国科学家在光子芯片材料研究上的突破，也是源于团队对新材料的深入研究。这种新材料具有优异的光子传输性能和强大的集成能力，是制造光子芯片的理想材料。通过多年的不懈努力，我国科学家成功掌握了该材料的大规模制造技术，为光子芯片的广泛应用奠定了基础。这里也要画重点那就是【大规模】，前景非常值得期待！
新材料的特性使其在光子芯片领域具有广泛的应用前景。
（1）首先，其在光子传输方面的优势使得光子芯片能够实现更高的数据传输速率，满足未来大数据、云计算等领域的需求。
（2）新材料的高集成度意味着光子芯片可以实现更高的集成度，进一步缩小设备体积，提高设备性能。
（3）新材料的光子芯片还具有更低功耗、更高稳定性等优点，有助于实现绿色环保和可持续发展。
因为光子芯片还处于未被规模商用，上述的前景规模自然也存在一定局限性，根据科研体系的进展流程来分析，我国科学家肯定还在继续优化新材料的性能不断地迭代更新，以实现更高质量的光子芯片。
未来缺口
高速光模块的BOM（物料清单）成本较高，其中光芯片占比最大。 尤其是高速光芯片的价值更高，进一步推高了BOM成本。
国内光芯片厂商面临全球化的重要窗口。 随着400G DR4和800G DR8的需求预计将翻倍，高速光芯片的需求将非常紧缺。
光芯片产能的扩张并不容易。 需要核心设备MOCVD，从设备到货到调试完成至少需要一年的时间。 因此，该机构预测，到2024年，行业光芯片供应将非常紧张。同时，随着1.6T高速光模块需求的出现，行业可能会出现200G EML的需求。 目前，国内厂商正在积极研发和部署100G/200G EML技术，以加速响应市场需求。
景气提升带动业绩高增长
通信行业正面临着一场深刻的变革。据了解，随着ChatGPT、文心一言、通义千问等为代表的GPT类应用的发布，引爆基于大模型的生成式人工智能AIGC市场，人类社会将跨入智能时代。AI大模型的训练和推理应用需要海量并行数据计算，对AI数据中心的网络带宽提出更大的需求，AI数据中心的发展加速高速光模块的发展和应用。根据调研机构Dell'Oro发布的最新报告，到2027年，20%的以太网数据中心交换机端口将用于连接支持人工智能(AI)任务的加速服务器。此外，新兴的生成式人工智能应用的发展，将进一步推动数据中心交换机市场取得增长，预计未来5年该市场的累计销售额将超过1000亿美元。
政策面上也是利好不断。国家在《第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》及2021年国务院《政府工作报告》中，明确提出“系统布局新型基础设施，加快第五代移动通信、工业互联网、大数据中心等建设”。
国盛证券研报显示，当前通信技术迭代速度正被大幅度压缩至1.5年甚至1年，技术领先且与客户合作紧密的头部厂商优势被进一步放大，伴随高端需求的持续放量以及技术迭代速度的提升，预计行业格局或将向头部厂商进一步集中。随着市场空间被AI进一步打开，光通信或正迎来历史上发展最好的阶段之一。据LightCounting预测，虽然2023年光模块市场将略有下降，但未来5年全球光模块市场长期复合年增长率仍将保持两位数。
行业景气度上升，给深市公司带来了实实在在的业绩增长和利润贡献。新易盛表示，公司在新产品研发及市场拓展方面持续取得进展，产品竞争力不断提升，客户结构进一步优化，公司2024年第一季度高速率光模块销售占比持续提升，2024年第一季度实现营收11.13亿元，同比增长85.41%，实现归母净利润3.25亿元，同比增长200.96%。
天孚通信是业界领先的光器件整体解决方案提供商和先进光学封装制造服务商，2024年第一季度公司实现营业收入7.32亿元，同比增长154.95%；实现归属于上市公司股东的净利润2.79亿元，同比增长202.68%，主要是AI人工智能技术的发展和算力需求的增加，全球数据中心建设带动对高速光器件产品需求的持续稳定增长，尤其是高速率产品需求增长较快，带来公司收入同比增长。
而在Lightcounting最新发布的2022年度光模块厂商排名中，中际旭创和行业头部企业并列全球第一。2024年第一季度，公司实现营收48.43亿元，同比增长163.59%，实现归母净利润10.09亿元，同比增长303.84%，实现扣非归母净利润9.90亿元，同比增长325.73%。同时，得益于800G/400G等高端产品出货比重的提升、产品结构不断优化以及持续的降本增效，公司产品毛利率、净利润率进一步得到提升。2024年第一季度公司毛利率为32.76%，同比提升3.21%；净利率分别为21.22%，同比提升7.91%。
