中国硅光子行业和硅光子技术发展分析研究报告
全球与中国硅基光电探测器市场现状及未来发展趋势
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产品定义及统计范围利用内光电效应进行光电探测，通过吸收光子产生电子空穴对，从而在外电路产生光电流的光电子器件。
由半导体材料制作的光电二极管，其核心部分是P-N结。
P型半导体中空穴浓度高于电子浓度，N型半导体中电子浓度高于空穴浓度。
当两者结合时，P区的空穴扩散到N 区后留下电离受主使P区带负电荷，N区的电子扩散到P区后留下电离施主使N区带正电荷，电荷堆积在P-N结两侧形成一方向由N指向P的自建电场E。
P区电子和N区空穴在自建电场作用下分别向N区和P区作漂移运动，同时P-N结的自建电场会阻止电子和空穴进一步向对方扩散而达到平衡，于是在P-N结区形成耗尽层。
少数载流子漂移难以形成足够电流，但存在外加光场时会产生大星电子和空穴对，之后在内建电场作用下，电子空穴对分离并作漂移运动，可形成较强光电流。
根据结构不同，硅基光电探测器分为:①P-I-N光电探测器，在光电探测器的P区和N 区加入一层本征层，由于本征层的加入使得耗尽区的宽度大大提高，进而提高P--N光电探测器的性能。
②雪崩光电探测器，借助强电场作用产生载流子倍增效应〈（雪崩倍增效应），达到更高的响应度，能够探测更小功率的光信号。
③金属-半导体-金属光电探测器，本质上是一个背对背串联的两支金属半导体接触二极管。
硅基光电探测器具有小型、坚固、可靠、低功耗等优点。
响应波长为0.35~1.1微米，是从可见光到近红外光谱区最常用的光电探测器，在激光测量、光纤通信等许多应用中是主要的探测元件。
硅基光电探测器行业目前现状分析统计数据显示，2017年中国硅基光电探测器行业市场规模2.37百万元，2021年中国硅基光电探测器行业市场规模2.93百万元。
光子芯片和硅光芯片
光子芯片和硅光芯片
光子芯片和硅光芯片都是用于光通信和光电子集成领域的重要技术。
光子芯片是一种基于光子学原理设计和制造的微米级光学元件，它能够在芯片上实现光信号的传输、控制和处理。
光子芯片采用光导波导来传输光信号，利用光学器件如光调制器、光开关、光放大器等来控制和处理光信号。
光子芯片的优势包括高速传输、低能耗、大带宽、抗干扰性强等，因而在光通信、数据中心网络、光学传感和量子计算等领域具有广泛的应用前景。
硅光芯片是一种基于硅材料制造的光电子集成电路。
与传统的光子芯片相比，硅光芯片采用了与现有CMOS技术兼容的硅基材料，因而能够与电子芯片进行紧密集成。
硅光芯片利用硅材
料的特性，在芯片上实现光信号的传输、调制和检测。
由于硅材料在可见光波段下的光学特性较弱，硅光芯片通常需要与其他材料如氮化硅、硅氧化物等进行复合结构设计，以增强其光学性能。
硅光芯片的优点包括制造成本低、规模化生产能力强、集成度高、可与现有电子器件兼容等，因而在光通信、数据中心网络和传感等领域具有重要应用价值。
可以说，光子芯片和硅光芯片代表了光电子领域的两个重要技术方向。
随着光子与电子集成的需求不断增长，这两种芯片技术将会得到进一步的发展和应用。
从GFP2011看硅光子学的进展
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第４ ２卷 第 ９期
２１ ０ ２年 ９月
激 光 与 红 外
Ｌ Ｅ ＡＳ Ｒ ＆ Ｉ Ｒ ＮＦ ＡＲＥ Ｄ
Ｖｏ ． １４２， ． Ｎｏ ９
Ｓ ｐｅ ｅ ，０ ２ ｅ ｔｍｂ ｒ ２ １
文 章 编 号 ：０ １５ ７ （０ ２ ０ －９ １ ５ １０ －０ ８ ２ １ ） ９０ ７ － ０
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硅光模块解决方案(3篇)
第1篇 一、引言 随着互联网、大数据、云计算等技术的飞速发展，数据中心对网络带宽的需求日益增长。传统的铜缆传输技术已经无法满足高速、大容量数据传输的需求，而硅光模块凭借其高速、低功耗、高密度等优势，成为数据中心网络升级的关键技术。本文将介绍硅光模块的解决方案，包括硅光模块的类型、关键技术、应用场景及发展趋势。
二、硅光模块类型 1. 发射器（Emitter） 发射器是硅光模块的核心部件，负责将电信号转换为光信号。根据光源类型，发射器主要分为以下几种：
（1）LED发射器：采用LED作为光源，具有成本低、功耗低、寿命长等优点，但传输速率较低。
（2）激光发射器：采用激光作为光源，具有高速、低功耗、高稳定性等优点，是目前主流的硅光模块发射器。
2. 接收器（Receiver） 接收器负责将光信号转换为电信号。根据光接收器类型，接收器主要分为以下几种： （1）光电二极管（PD）接收器：采用光电二极管作为光接收器件，具有响应速度快、线性度好等优点。
（2）雪崩光电二极管（APD）接收器：采用雪崩光电二极管作为光接收器件，具有高灵敏度、高增益等优点。
3. 光学芯片（Optical Chip） 光学芯片是实现硅光模块功能的关键部件，主要包括光放大器、光调制器、光开关等。根据功能，光学芯片主要分为以下几种：
（1）光放大器：用于提高光信号的强度，满足长距离传输需求。 （2）光调制器：用于实现电信号与光信号的转换，实现高速数据传输。 （3）光开关：用于实现光信号的转发、路由等功能。 4. 光学封装（Optical Packaging） 光学封装是将硅光模块中的各个部件进行封装，以保证模块的稳定性和可靠性。根据封装形式，光学封装主要分为以下几种：
（1）PLC封装：采用PLC（Planar Lightwave Circuit）技术，具有成本低、易于集成等优点。
（2）激光器封装：采用激光器封装技术，具有高速、低功耗、高稳定性等优点。 三、硅光模块关键技术 1. 高速光电转换技术 高速光电转换技术是硅光模块的核心技术之一，主要包括高速光发射器、高速光接收器、高速光调制器等。目前，高速光电转换技术已达到100Gbps甚至400Gbps的传输速率。
硅基光子芯片
硅基光子芯片
硅基光子芯片是一种新型的半导体光电子器件，可以将光信号转换成电信号，实现光信号的计算与传输，是近年来光机电融合技术的重要组成部分。
硅基光子芯片通过将表面发射的光能量转换为相应的电信号实现信息传输，具有良好的性能，并受到许多企业和行业的关注。
硅基光子芯片主要由光学组件、电路组件和硅基器件组成，它们可以满足多种不同的光电转换效果。
其中，光学组件可以捕捉光线，将其转换成电信号；电路组件可以满足多种复杂信号处理要求；硅基器件可以将电信号转换成电力供应或信号控制装置。
硅基光子芯片的主要优点是可以快速捕获光信号，可靠的电子电路处理，以及简单的装配和系统集成。
这种器件具有较高的功率、低功耗、体积小、低成本等特点，可以满足不同应用领域，如光通讯、光显示系统、纤维通讯等的需求。
此外，本体器件还可以用于传感器、探测器、激光器和卫星定位等应用中。
硅基光子芯片的使用需要遵守一定的标准，以确保器件的性能和可靠性。
在设计过程中，需要设计和测试各种硅基光子元件，以实现最优的性能。
其中，光学部件的选择、硅基器件的封装、电路组件的布置和系统集成等都需要非常专业的技术来实现。
硅基光子芯片也具有一定的缺点。
由于它们具有较高的复杂性，因此在生产和安装过程中存在一定的难度。
此外，元件的质量和可靠性也有一定的影响。
硅基光子芯片具有良好的性能、宽广的应用领域，它的广泛应用可以为未来的光电子技术提供一定的帮助和支持。
今后，我们将继续加强对硅基光子芯片的研究，探索更多的电子器件，并力争在光机电融合领域取得更大的进步。
2024年硅光电倍增管市场需求分析
硅光电倍增管市场需求分析1. 引言硅光电倍增管（Silicon Photomultiplier，SiPM）是一种高灵敏度、高增益的光探测器，广泛应用于医学成像、核物理、生命科学等领域。
随着科技的进步和应用领域的扩大，硅光电倍增管市场需求也呈现出稳步增长的态势。
本文将对硅光电倍增管市场需求进行分析，探讨其市场前景和发展趋势。
2. 硅光电倍增管市场规模根据市场调研数据，硅光电倍增管市场规模呈现稳步扩大的趋势。
2019年，市场规模达到X万美元，预计到2025年将达到Y万美元，复合年增长率为Z%。
主要驱动市场增长的因素包括医学成像技术的发展、核物理实验的需求增加、生命科学领域的研究进展等。
3. 市场需求驱动因素分析硅光电倍增管市场需求的增长主要受以下几个方面的影响：3.1 医学成像技术发展医学成像技术在临床诊断和治疗中的应用越来越广泛，其中包括放射性核素成像、正电子发射断层成像（PET）、单光子发射计算机断层成像（SPECT）等。
硅光电倍增管作为高灵敏度光探测器，可以提供更高的探测效率和空间分辨率，满足医学成像技术对精确成像的需求。
3.2 核物理实验需求增加核物理实验在基础科学研究和核能应用领域发挥着重要作用。
核物理实验中需要对粒子的能量和位置进行测量，而硅光电倍增管具有高增益和高时间分辨率的特性，可以满足核物理实验对高精度探测的需求。
3.3 生命科学研究进展生命科学研究中涉及到细胞、分子、基因等微观结构的观测和分析，而硅光电倍增管具有高灵敏度和快速响应的特点，可以用于单个光子的探测和数量的统计分析，对于生命科学研究具有重要意义。
4. 市场发展趋势硅光电倍增管市场在未来有着广阔的发展前景，以下是市场发展的趋势：4.1 进一步提高性能随着技术的进步，硅光电倍增管的性能不断提高，包括增益、时间分辨率、噪声等方面。
未来市场将追求更高性能的硅光电倍增管，以满足各个领域对探测器精度的要求。
4.2 应用拓展除了医学成像、核物理和生命科学研究领域，硅光电倍增管还有着广泛的应用潜力。
硅光电子集成电路芯片的设计及其应用研究
硅光电子集成电路芯片的设计及其应用研究随着信息技术的飞速发展，人们对于电子产品的要求越来越高。
硅光电子集成电路芯片作为当前研究热点之一，其性能已得到大幅提升，受到广泛关注。
本文将从芯片设计及其应用研究两方面进行探讨。
一、芯片设计硅光电子集成电路芯片是由光电子器件、传输线路以及逻辑电路三部分组成的芯片。
首先，光电子器件是硅光电子集成电路芯片的核心，主要实现光电转换功能，包括吸收光子使其激发电子，发射电子产生光子等基本原理。
其次，传输线路用于光信号的传输，可以根据实际情况选择微带传输线或者光纤等不同形式。
最后，逻辑电路用于进行数字或模拟信号的处理，其结构主要包括晶体管、运放器等。
芯片设计的主要难点在于如何实现高速、低能耗、稳定可靠的光电子器件。
当前，硅光电子器件包括PIN光电二极管、PD光电二极管等，其中PD光电二极管具有更快的响应速度和更高的灵敏度。
此外，在芯片设计中还需要考虑器件之间的匹配和信号的干扰问题，这需要在电路设计过程中进行有效的降噪处理，以免影响信号质量。
二、应用研究硅光电子集成电路芯片的应用研究主要集中在通信、计算机和传感器等领域。
在通信领域，硅光电子集成电路芯片可以实现高速、低功耗的光通信，比传统的铜制线路传输方式具有明显的优势。
此外，硅光电子集成电路芯片还可以应用于光学网络、光纤传感等领域。
在计算机领域，硅光电子器件可以实现更快的数据传输速度和更高的带宽，主要应用于高性能计算、人工智能等领域。
在科学研究中，硅光电子集成电路芯片也可以用于实现光子量子计算。
在传感器领域，硅光电子集成电路芯片可以应用于制造高灵敏度、高分辨率的传感器，如生物传感器、温度传感器等。
此外，硅光电子集成电路芯片还可以应用于医学设备、自动化控制等领域。
总之，硅光电子集成电路芯片是当前研究热点之一，其应用范围广泛，对于推动信息技术的发展具有重要意义。
在未来，随着硅光电子集成电路芯片技术的不断进步，其性能和应用场景将会有更大的发展空间。
光通讯行业研究报告
光通讯行业研究报告一、光通讯行业概述光通讯，顾名思义，是一种以光为信息载体，以光纤为传输媒介的通信方式。
它凭借着高带宽、低损耗、抗干扰等显著优势，在现代通信领域中占据了举足轻重的地位。
从发展历程来看，光通讯技术的起源可以追溯到上世纪中叶。
随着技术的不断进步，光通讯从最初的实验阶段逐渐走向实用化，并且在过去几十年中经历了数次重大的技术变革和突破。
光通讯系统主要由光发射机、光纤、光接收机等组成。
光发射机将电信号转换为光信号，通过光纤进行传输，光接收机再将光信号转换回电信号。
在这个过程中，光纤作为信息传输的“高速公路”，其质量和性能直接影响着整个通讯系统的效率和稳定性。
二、光通讯行业的市场现状当前，光通讯行业正处于一个快速发展的阶段。
据市场研究机构的数据显示，全球光通讯市场规模持续增长，并且在未来几年有望保持良好的增长态势。
在应用领域方面，光通讯广泛应用于电信运营商的网络建设、数据中心的互联、广播电视的传输以及智能电网等领域。
其中，电信运营商对于光通讯技术的需求最为旺盛，他们不断加大对光网络的投资，以提升网络的容量和速度，满足日益增长的用户数据流量需求。
数据中心也是光通讯行业的一个重要应用领域。
随着云计算、大数据等技术的迅速发展，数据中心对于高速、大容量的光互联需求日益增加。
为了实现数据中心内部服务器之间的高效通信，以及数据中心之间的快速数据传输，光通讯技术成为了首选解决方案。
在地域分布上，亚太地区是光通讯市场增长的主要驱动力，尤其是中国和印度等新兴经济体，在电信基础设施建设和数字化转型方面的投入不断加大，推动了光通讯市场的快速发展。
而北美和欧洲等地区，由于其相对成熟的电信市场和高度发达的数据中心行业，光通讯市场也保持着稳定的增长。
三、光通讯行业的技术发展趋势1、高速率传输随着 5G 技术的普及和应用，以及云计算、大数据等业务的快速发展，对光通讯的传输速率提出了更高的要求。
目前，400G 光模块已经开始规模商用，未来 800G 甚至 16T 光模块的研发和应用也在紧锣密鼓地进行中。
硅基芯片和光子芯片
硅基芯片和光子芯片
在现代科技发展中，芯片技术已经成为了一个非常重要的领域。
目前，有两种主流的芯片技术，分别是硅基芯片和光子芯片。
那么，
硅基芯片和光子芯片的区别和特点是什么呢？
首先，我们来看硅基芯片。
硅基芯片采用的是电子性能，是电子
工艺的产物。
在现今的信息时代，硅基芯片已经成为了人类社会最为
重要的产物之一。
它是现代电子技术的重要基础，被广泛应用于计算机、智能手机、汽车、AI等领域。
硅基芯片具有速度快、功耗低、功
率稳定等优点。
它的本质是半导体物质，通过在其表面上形成电晕层
和金属线路等措施，实现电子信息的存储、传输和加工。
综上所述，
硅基芯片具有广泛的应用前景和市场空间。
接下来，我们将介绍光子芯片。
与硅基芯片不同的是，光子芯片
并不是采用电子性能，而是采用的是光性能，它借助光信号在元器件
中传导的特性，实现了信息的传输和处理。
光子芯片具有具有传输距
离长、速度快、损耗小等优点。
光子芯片的研究已经取得了很多重要
进展，并被广泛应用于通信、生命科学、机器人、智能电网等诸多领域。
因此，光子芯片被认为是未来信息产业发展的重要趋势之一。
总体而言，硅基芯片和光子芯片各有千秋，大有发展前景。
在未来，随着科学技术的不断创新，这两种芯片技术的融合也将成为可能。
因此，我们应该坚定信心，加大宣传推广和科研力度，让这两种芯片
技术发挥出更大的潜力，进一步促进经济的发展和社会的进步。
硅光子芯片
硅光子芯片硅光子芯片是一种基于硅材料制造的光子器件，利用硅材料的特性实现光的传输、调制和探测。
相比传统的电子器件，硅光子芯片具有更快的数据传输速度、更低的功耗和更高的集成度，因此在高速通信、数据中心和光纤通信等领域有着广泛的应用前景。
硅光子芯片的制造过程主要包括芯片设计、光子器件制备和封装测试。
首先，通过软件仿真和设计，确定芯片的光学布局和电路结构，包括光源、光波导、光调制器和光探测器等器件的排列和连接方式。
然后，将芯片的布局转化为掩膜图案，并进行光刻等工艺步骤，在硅基片上制备出所需的光学器件结构。
最后，将芯片进行封装和测试，确保器件的性能满足设计要求。
光波导是硅光子芯片的核心部件，它用来将光信号从一个地方传送到另一个地方。
光波导是一种具有特定材料和结构的光学波导器件，通过波导结构的反射和折射效应，将光信号限定在一定的空间范围内传输。
硅光子芯片通常采用的是基于硅基片上的浅刻线波导结构，光信号在波导中的传播是通过硅材料的折射效应实现的。
光调制器是硅光子芯片中的关键器件，它用来实现光信号的调制和调控。
光调制器通常采用载流子效应或电光效应来实现光信号的调制。
载流子效应是通过控制波导中的载流子浓度来调节光信号的传输特性。
电光效应是利用硅材料的电光效应来实现光信号的调制，通过在波导上施加一定的电场，改变硅材料的折射率，从而改变光信号的传输特性。
依据这两种效应，分别可以实现直接调制器和外调制器两种类型的光调制器。
光探测器是硅光子芯片中的另一个重要器件，它用来实现光信号的探测和转换。
光探测器通常采用基于光伏效应的结构，当光信号照射到光探测器上时，光子的能量被转化为载流子，从而产生电流。
硅材料的吸收谱范围较窄，主要集中在可见光和近红外光波段，因此硅光子芯片可以用于接收和探测这些波段的光信号。
总的来说，硅光子芯片是一种具有巨大应用潜力的新型光子器件，它具有高速、低功耗和高集成度等优势，能够满足日益增长的高速通信和数据中心的需求。
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目录第一节数据中心内部光进铜退需求迫切 (6)一、数据流量以极快速度增长 (6)二、芯片层面光进铜退成为必然 (8)三、硅光子技术有望成为颠覆 (10)第二节硅光子行业爆发将即 (12)一、硅光子技术进入集成应用阶段 (12)二、激光器和功耗方面进展为商用奠定基础 (14)三、Intel 技术规划显示硅光子行业每3 年性能提升8 倍 (17)四、预计硅光子行业两年左右可能迎来爆发 (17)第三节硅光子技术将对光通信产业进行重塑 (19)一、行业初步发展期，没有形成完整竞争格局 (19)二、行业电子属性越来越强 (20)三、下游应用端厂商切入研发制造环节 (21)第四节行业领先公司布局 (21)一、Intel ：8 月宣布100G 硅光子模组正式投入商用 (21)二、IBM：硅光子成为超级计算研究方向之一 (23)三、Acacia：2016Q3 营收达1.35 亿美元，保持高速增长 (25)四、华为：收购Caliopa 切入硅光子技术研发 (27)五、其他公司成果 (28)第五节市场空间 (29)第六节投资建议 (30)图表目录图表1：全球IP 流量（Petabytes/月，2015-2020 年） (6)图表2：2019 年全球通信网络流量99%和数据中心相关 (7)图表3：全球数据中心流量（Zettabytes／年，2015-2020 年） (7)图表4：光传输发展路径 (8)图表5：铜线在高速传输信号（>10G）时出现困难 (9)图表6：电、III-V 族、硅光子材料性能对比 (9)图表7：硅光子系统的实现展示 (10)图表8：硅光模块示意图 (11)图表9：硅光发展历程（1960s-2015） (12)图表10：硅光子器件和产品分类 (13)图表11：III-V 族混合激光器 (15)图表12：硅基拉曼激光器 (15)图表13：光传输耗电量明显减小 (15)图表14：硅光子器件传输耗电量举例 (16)图表15：硅光子行业发展催化剂 (17)图表16：硅光子行业发展风险 (18)图表17：硅光子产业链 (19)图表18：硅光子行业电子公司越来越多 (20)图表19：英特尔近10 年硅光子领域成果 (22)图表20：英特尔100Gbps PSM4 QSFP28 光学收发器性能介绍 (22)图表21：IBM 100G 分波多工CMOS 硅光子芯片 (24)图表22：IBM 100G 分波多工CMOS 硅光子芯片工作原理 (25)图表23：Acacia 产品 (26)图表24：Acacia 营收和净利情况（万美元） (26)图表25：Acacia 业务分项目预测 (27)图表26：全球硅光子市场规模预计（百万美元） (29)图表27：硅光子的其它应用 (30)表格目录表格1：III-V 族和硅基材料性能对比 (14)表格2：硅光子产业发展规划 (17)表格3：下游厂商切入硅光子技术研发环节 (21)表格4：Intel 硅光收发器模组发展计划 (23)表格5：硅光子技术是超级计算市场的重要研究方向 (23)表格6：华为目前业务表现 (27)表格7：华为硅光布局 (28)表格8：其他公司布局和产品（部分） (28)表格9：上市公司布局 (31)第一节数据中心内部光进铜退需求迫切一、数据流量以极快速度增长全球流量以爆发式速度增长全球流量正在以极快的速度发展，以国内为例，三大运营商骨干网从2009 年以前的10G带宽技术、2010 年推广40G 带宽技术、2012 年实施100G 骨干波分技术、2015 年测试400G 技术，宽带增速以倍数级增长。
未来，随着5G 铺开，视频业务、物联网、VR、AR 等应用会在未来逐渐落地，流量增长将持续上演，思科的数据显示，到2020 年，固网和移动数据流量将达目前的2 倍和5 倍。
图表1：全球IP 流量（Petabytes/月，2015-2020 年）未来数据中心内部网络通信将占据全部流量70%以上固网传输领域，全球已经经历了光纤替代铜线电传输数据的浪潮，解决了长途传输过程中的网络建设问题。
云计算、大数据时代的到来，全球企业快速将业务重心转移到云平台架构，数据中心流量快速提升。
根据Cisco 预计，到2019 年，全球通信网络流量的99%和数据中心相关，其中数据中心内部的网络流量占全部流量的70%以上。
2008 年美国互联网公司数据中心对光纤通信的需求已经超过了电信运营商。
LightCounting 测算2015 上半年互联网索引公司对服务器、数据中心网络设备和其他财产和设备的总投资是190 亿美元。
图表2：2019 年全球通信网络流量99%和数据中心相关2020 年数据中心流量将达到目前的5 倍IDC 预测显示，全球数据中心数量将在2017 年达到860 万（目前约400-500 万），其中大型数据中心（产量超过9000 架的空间或有超过225000 平方英尺的计算空间）的占比将超过70%，数据中心数量大幅增加。
流量方面，思科的数据显示，到2020 年，全球进行云计算的数据总流量将达到网络数据总流量的92%，数据中心的数据流量将达到14.1 ZB，是2015 年的5 倍，这对数据中心内部的信息传输和处理提出了很高的要求。
图表3：全球数据中心流量（Zettabytes／年，2015-2020 年）未来数据中心将向200G、400G 甚至更高的传输速度演进目前全球数据中心以40G、100G 模块为主（国内目前正在测试25G），数据中心内部（芯片内部、芯片与芯片之间、机架内部、机架与机架之间等）的传输以电信号传输为主。
数据中心流量的爆发式增长，对数据中心内部传输提出了新的要求，未来数据中心必定很快向200G、400G 甚至更高的传输速度演进。
二、芯片层面光进铜退成为必然光传输已经进入到Computercom 阶段光通信已经发展了近40 年，从1980s 左右开始，相继完成了WAN、MAN、LAN、System、Board 领域的渗透。
图表4：光传输发展路径传统光通信模块主要是由III-V 族半导体芯片、高速电路硅芯片、被动光学组件及光纤封装而成，其中成本主要来自III-V 族半导体芯片及系统封装。
随着晶体管加工尺寸不断减小，电互连面临着信号延迟大、传输带宽小、功耗大、信号串扰大等局限，业界发现摩尔定律不再适用，传统的铜电路已经接近物理瓶颈，50Gb／s已接近传输极限。
图表5：铜线在高速传输信号（>10G）时出现困难芯片层面光进铜退成为必然数据中心对于带宽的需求并非看平均水平，而是要应对诸如“双11”等高峰期的爆发式流量，铜线的这一传输极限未来将无法满足数据中心通信和云计算产业的发展需求，需要更快的传输速度，数据中心内部的光进铜退成为必然。
图表6：电、III-V 族、硅光子材料性能对比三、硅光子技术有望成为颠覆硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料（如SiGe/Si、SOI 等），利用现有CMOS 工艺进行光器件开发和集成的新一代技术，结合了集成电路技术的超大规模、超高精度制造的特性和光子技术超高速率、超低功耗的优势，是应对摩尔定律失效的颠覆性技术。
硅光子架构主要由硅基激光器、硅基光电集成芯片、主动光学组件和光纤封装完成，使用该技术的芯片中，电流从计算核心流出，到转换模块通过光电效应转换为光信号发射到电路板上铺设的超细光纤，到另一块芯片后再转换为电信号。
图表7：硅光子系统的实现展示相对电传输，采用高速光纤的光传输架构，可以通过单一链路25Gb／s 的标准达到100Gb／s 的传输速度，甚至更快。
而在传输介质上，采用硅作为集成光器件衬底，可以利用已有的集成电路工艺制作光器件，有助于降低成本及实现光电集成。
图表8：硅光模块示意图在包括超级计算、军工、传感器、细胞和DNA 分析、虚拟现实在内的应用领域，硅光子技术也能发挥其光学特性和半导体特性，未来市场空间巨大。
第二节硅光子行业爆发将即一、硅光子技术进入集成应用阶段硅光子技术最早1969 年由贝尔实验室提出，50 年来大体经历了技术探索（1960s －2000s）、技术突破（2000s－2008 年）、集成应用（2008 年至今）三个阶段。
图表9：硅光发展历程（1960s-2015）硅光子器件与产品可分为三个层次：硅光器件、硅光芯片、硅光模块。
硅光器件是各个环节的功能单元，主要包括光源、调制器、探测器、波导等。
硅光芯片将若干基本器件进行单片集成，以实现高性能、低功耗、低成本等特性，包括光发送集成芯片、光接收集成芯片、光收发集成芯片、相同功能器件阵列化集成芯片（探测器阵列芯片、调制器阵列芯片等）等。
硅光模块是最终系统级的产品形式，即将光源、硅光子器件/芯片、外部驱动电路（激光器驱动、调制器IC 和探测器读出放大IC 等）集成到一个模块，包括光发送模块、光接收模块和光收发一体模块等。
图表10：硅光子器件和产品分类二、激光器和功耗方面进展为商用奠定基础硅基激光器研发有进展硅材料发光性能远低于III－V 族材料，传统光通信一直采用III－V 族作为发光材料。
但III-V 族材料具有与CMOS 不兼容以及成本高的缺点，而硅材料能有效弥补这两点，这也是硅基激光器的本质原因，如何制备硅基发光器件是硅光子技术的一大难点。
表格1：III-V 族和硅基材料性能对比目前主要研究方法包括三种：i）利用耦合器将外部光源引入到硅波导中（Luxtera 等）；ii）采用III-V 族发光材料与硅光电路混合集成（Intel、IBM、华为、IMEC 等）；iii）纯硅激光器（研发阶段，Intel 等研究的全硅拉曼激光器、MIT 等研究的硅基锗激光器、英国研究人展示的直接生长在硅衬底上的第一束实用性激光等）。
三种方法中i）最简单快速，ii）目前最实用且有发展潜力，iii）最本质，但仍在研究阶段，无法商用。
图表11：III-V 族混合激光器图表12：硅基拉曼激光器功耗问题2013 年IBM 提出初步解决方案之前阻碍短距离光电路取代铜电路的主要问题之一—功耗正在逐渐被攻克，2013 年IBM推出了采用32nm 工艺CMOS 技术的硅光收发器，功耗约1pJ／bit，硅光子方案功耗目标2025 年降低到200fJ/ bit 以下。
图表13：光传输耗电量明显减小图表14：硅光子器件传输耗电量举例三、Intel 技术规划显示硅光子行业每3 年性能提升8 倍硅光子技术经过近50 年发展，逐渐走出了萌芽阶段，近十年来，基于硅光平台的光调制器、光探测器、光开关和异质激光器相继推出，Intel 2015 年推出的硅基光电雪崩探测器首次验证了硅光电子器件性能超越同类传统光电子器件，为大规模光子集成奠定基础。
根据Intel 的硅光子产业发展规划，产业已经进入快速发展期，对比当前状态，到2019年，硅光子技术在每秒峰值速度、能耗、成本方面分别能提高8 倍、降低85%、降低84%。