光子芯片技术发展现状及趋势
光子产业(Photonics Industry)是推动21 世纪经济发展的朝阳产业。光子学是关于光的科学和技术，特别是光的产生、指引、操纵、增强和探测。从通信到卫生保健，从生产材料加工到照明设备和太阳能光伏，到日常使用的DVD播放器和手机，光子技术已经渗透到生产生活的方方面面。谷歌、通用汽车等信息通讯技术、制造业企业，对光学与光子技术十分依赖。
目前，光子芯片技术已经由硅光子集成技术向纳米光子学范畴迈进。在材料方面，石墨烯等先进材料的研究也有望将光子芯片技术的应用推向新的高度。随着光子技术的不断发展，光子技术将帮助突破计算机电子技术的局限;通过大幅增加数据容量和提高数据传输速度，它将推动通信行业进入太比特时代，同时降低碳足迹和单位成本。
业界普遍认为，光子学具有类似于电子学的发展模式，都是由光子器件向光子集成，光子系统方向发展。
大规模集成电路已经走了近五十年的历程。其主流技术CMOS的集成度每18个月翻一番(摩尔定律)。集成度的提高使芯片的功能成百上千倍的增强。现代科技可以说是以此为基础的。而集成光路技术的发展会带来同样的效应。集成后的光器件除了功能上的益处外，其在总体成本上的益处比起集成电路来更胜一筹。由于单立光器件的封装成本要占到器件成本的2/3，集成可以大规模降低单立光器件的数量，从而降低总体的成本。同时，封装界面的减少也会是集成器件的性能成倍的提高。
目前比较经济的发展思路是将集成光子工业基于微电子工业之上，使用硅晶作为集成光学的制造平台。这将使全球历时五十年、投入数千亿美元打造的微电子芯片制造基础设施可以顺理成章地进入集成光器件市场，将成熟、发达的半导体集成电路工艺应用到集成光器件上来，一下子将集成光学工业的水平提高。这正是目前发展良好的硅光子技术的发展思路。
Computercom Driving Development and Large-Scale Deployment of Parallel Optical Transceivers
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。目前，硅光子技术已经进入集成应用阶段。
根据Yole Développement在2014年针对硅光子产业的报告，硅光子的产业链与电子集成电路的产业链相似，上游主要包括晶圆、制造设备和原材料供应商，中游则是负责设计、制造和封装的芯片公司，下游则主要分为光互连公司、服务器公司和谷歌、亚马逊、微软等最终用户公司。Yole Développement认为，最终用户公司是硅光子技术在数据中心方面研发的主要驱动力。
硅光子技术的应用挑战主要来自技术方面。激光光源的集成便是一个主要技术挑战，对此，锑化铟芯片上的激光芯片后端处理或将是一个值得关注的方法。功耗问题也很重要。目前的功耗水平大约在10pJ/bit，2025年的目标是要将功耗降低到200fJ/ bit以下。此外，产业界也需要从并行光纤发展至波分复用技术(wavelength division multiplexing，WDM)，大多数厂商都在其产品路线图中规划了波分复用技术。
封装也是目前的主要技术障碍，约占最终收发器产品成本的80~90%，主要由于光学校准要求非常严格，并且增加了组装所需要的时间。现在，MEMS技术或能帮助解决这些问题，Kaiam公司和Luxtera公司在这方面做了很多开拓性的工作，并建立了一些方案来提供低成本光子组装试验产线，尤其是在欧洲。这些技术挑战都和成本相关，目标是从目前的5美元/Gb，到2020年降至0.1美元/Gb以下。
虽然硅光子技术供应链正在逐步形成过程中，落后主流的硅半导体供应链好多年。然而，纵观全球，大举的研发并购和相关项目正在进行，为现有厂商做好知识产权布局。对于外包半导体组装和测试厂商来说，由于市场对低成本封装解决方案的需求，其机遇也必定会增加。随着晶圆消耗数量的增长，将驱动成本不断降低，硅光子代工厂必定会涌现出来。
图表：未来硅光子集成发展路线图
(top) Process integration roadmap versus photonic node
(bottom) schematic example of a future Si-photonics fully integrated SoC.
资料来源：Optoelectronics Research Centre，University of Southampton
目前国外的主流企业认为，硅光子下一款产品或许将会是基于硅光子技术的收发器。除此之外，硅光子技术也将应用于其它产品，如光学生物传感器、气体传感器以及无人驾驶汽车应用的激