一、芯片級硅光通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

芯片級硅光通信技術(shù)是將光器件與硅基集成電路有機(jī)結(jié)合的技術(shù)。硅材料在集成電路制造領(lǐng)域占據(jù)重要地位，這使得硅光通信技術(shù)有著得天獨(dú)厚的發(fā)展條件。

硅光通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)涵蓋多個(gè)方面。在硅基光調(diào)制技術(shù)上，如馬赫 - 曾德爾干涉儀（MZI）型硅光調(diào)制器，利用硅材料的電光效應(yīng)，通過在硅波導(dǎo)兩側(cè)施加電場改變折射率，進(jìn)而控制光的相位、幅度或偏振態(tài)實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)編碼，其調(diào)制速率可達(dá)數(shù)十Gbps甚至更高，滿足高速通信需求；熱光調(diào)制雖速率受限，但成本低、易于集成，適用于短距通信場景 。

在硅基光波導(dǎo)技術(shù)方面，利用硅與周圍介質(zhì)（如二氧化硅）的折射率差，光波導(dǎo)能將光約束在極小的橫截面內(nèi)傳播，實(shí)現(xiàn)低損耗、高集成度。常見的脊形波導(dǎo)和條形波導(dǎo)各有優(yōu)勢，脊形波導(dǎo)模場面積大，利于光的耦合輸入輸出，降低耦合損耗；條形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)緊湊，可實(shí)現(xiàn)更高密度的光路由 。

硅基光探測器技術(shù)方面，基于硅的光電效應(yīng)，當(dāng)光子入射到硅探測器的有源區(qū)時(shí)會(huì)產(chǎn)生電子 - 空穴對，在電場作用下形成光電流。雪崩光電二極管（APD）型硅光探測器通過內(nèi)部雪崩倍增效應(yīng)大幅提高光電流增益，提升探測靈敏度，可用于長距離、微弱光信號探測，如光纖通信骨干網(wǎng)等對接收靈敏度要求高的場景，并且探測器與硅基電路兼容性好，能無縫集成到芯片中實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)的光 - 電轉(zhuǎn)換 。

單從技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)展來看，國內(nèi)也取得了一定成果。我國在光通信芯片領(lǐng)域，特別是硅光子芯片、三維集成技術(shù)等方面取得了重要突破。但我國與國際先進(jìn)水平仍存在差距。比如核心技術(shù)掌握不足，部分關(guān)鍵材料和設(shè)備依賴進(jìn)口；產(chǎn)品性能上，高速光通信芯片的傳輸速率、穩(wěn)定性等有待提升；產(chǎn)業(yè)規(guī)模相對小，市場份額較低。盡管如此，國內(nèi)光通信芯片產(chǎn)業(yè)仍處于快速發(fā)展階段，受益于5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)發(fā)展帶來的光通信設(shè)備需求增長，且政策支持不斷加強(qiáng)，產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善，自主創(chuàng)新能力逐步提升，還推出了一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的光通信芯片產(chǎn)品 。

從全球來看，相關(guān)企業(yè)正在加速對硅光芯片技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用探索。硅光子技術(shù)從制造光通信底層器件取代光分立器件開始發(fā)展，到如今集成技術(shù)從混合集成逐漸向單片集成發(fā)展，正向著光電一體技術(shù)融合發(fā)展，未來還有望走向可編程芯片的方向發(fā)展。在不同的規(guī)模集成時(shí)代，硅光芯片有著不同的應(yīng)用和技術(shù)體現(xiàn)，并且應(yīng)用范圍也在逐漸拓展到更多領(lǐng)域如生物傳感器等 。

二、芯片級硅光通信技術(shù)的市場需求分析

（一）數(shù)據(jù)中心需求強(qiáng)勁

隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)處理量呈現(xiàn)爆炸式增長。在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，大量的服務(wù)器之間需要高速、低延遲的通信鏈路來交換數(shù)據(jù)。而芯片級硅光通信技術(shù)恰好契合這一需求，它能夠在極小的功耗下實(shí)現(xiàn)每秒數(shù)太比特甚至更高的傳輸速率。這不僅能大大縮短數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，提升數(shù)據(jù)中心的運(yùn)算效率，還能降低散熱成本，從而為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展提供有力支撐，所以數(shù)據(jù)中心對芯片級硅光通信技術(shù)的需求會(huì)持續(xù)增長 。

（二）5G通信基站的需求支撐

5G網(wǎng)絡(luò)具有超高的傳輸速率、超低的延遲和海量的連接數(shù)等特點(diǎn)。5G基站作為網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點(diǎn)，需要處理海量的用戶數(shù)據(jù)。硅光通信芯片能夠助力5G基站實(shí)現(xiàn)光模塊與基帶處理單元的高度集成，從而減小基站體積、降低功耗，并且提升信號傳輸質(zhì)量，保障5G網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行，滿足人們隨時(shí)隨地享受高速流暢5G服務(wù)的需求，這使得硅光技術(shù)在5G通信基站的建設(shè)和升級中有廣闊的市場前景 。

（三）消費(fèi)電子行業(yè)的需求潛力

在智能手機(jī)、平板電腦等消費(fèi)電子產(chǎn)品中，用戶對數(shù)據(jù)傳輸速度和設(shè)備輕薄化的要求日益提高。硅光通信技術(shù)因其尺寸小等優(yōu)勢，為滿足消費(fèi)電子產(chǎn)品的這些需求提供了可能，將來有望在消費(fèi)電子行業(yè)得到更廣泛的應(yīng)用。例如現(xiàn)代的智能設(shè)備需要快速地傳輸大量的數(shù)據(jù)（如高清視頻、大文件等），硅光芯片高效率和低功耗的特性能夠很好地適應(yīng)這種需求 。

（四）智能駕駛領(lǐng)域的需求開拓

自動(dòng)駕駛汽車要實(shí)時(shí)處理大量來自攝像頭、雷達(dá)等傳感器的數(shù)據(jù)，并且要迅速做出決策。快速而穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸對于自動(dòng)駕駛的安全性和效率至關(guān)重要，芯片級硅光通信技術(shù)能夠滿足智能駕駛中對數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚佟⒎€(wěn)定、低延遲等嚴(yán)苛要求，它能夠快速準(zhǔn)確地傳遞傳感器信息，助力車輛的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)及時(shí)準(zhǔn)確地做出反應(yīng)，這一領(lǐng)域未來對芯片級硅光通信技術(shù)的需求還有很大的開拓空間。

從市場規(guī)模的預(yù)測來看，LightCounting預(yù)計(jì)，硅光芯片銷售額將從2023年的8億美元增至2029年的略高于30億美元。2022 - 2028年數(shù)通硅光芯片市場價(jià)值按44%的復(fù)合年均增長率增長，可見市場對硅光芯片在數(shù)據(jù)通信等領(lǐng)域的市場需求看好，這也推動(dòng)了整個(gè)硅光技術(shù)的市場發(fā)展 。

三、芯片級硅光通信技術(shù)的競爭格局

（一）企業(yè)數(shù)量眾多且規(guī)模擴(kuò)張

在芯片相關(guān)產(chǎn)業(yè)中，我國現(xiàn)存芯片相關(guān)企業(yè)數(shù)量超過12萬家，近幾年企業(yè)注冊量持續(xù)上升。光芯片作為芯片產(chǎn)業(yè)重要組成部分，其相關(guān)企業(yè)數(shù)量也逐年上升。這種大量企業(yè)的存在意味著市場競爭的參與者眾多，并且隨著行業(yè)發(fā)展的吸引力增加，可能還會(huì)有新企業(yè)加入競爭。無論是大型企業(yè)的多元化布局，還是中小企業(yè)尋求市場縫隙進(jìn)行突破，都加劇了行業(yè)的競爭程度 。

（二）市場份額高度集中在部分企業(yè)手中

從國內(nèi)光芯片市場來看，2021年中國光芯片市場份額排名前三的企業(yè)分別為IIV - VIIncorporated、Lumentum和Broadcom，市場占比分別為22.5%、12.6%和6.2%。這表明在光芯片市場（涵蓋芯片級硅光通信技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品）方向，少數(shù)企業(yè)占據(jù)了較大的市場份額，他們在產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和市場推廣等方面有著一定的競爭優(yōu)勢。例如在技術(shù)研發(fā)上可能投入更多資源從而形成技術(shù)壁壘，通過成熟的銷售網(wǎng)絡(luò)和品牌影響擴(kuò)大市場覆蓋范圍等 。

（三）國產(chǎn)化率存在發(fā)展差距

在全球光芯片市場中，我國光芯片產(chǎn)業(yè)起步較晚。在低于10Gps光芯片領(lǐng)域的國產(chǎn)化率達(dá)到90%以上，但10Gps和25Gps及以上領(lǐng)域的國產(chǎn)化率相對較低，分別為62%和5%左右。在芯片級硅光通信技術(shù)領(lǐng)域也面臨類似情況，國外大廠在全球硅光領(lǐng)域占主導(dǎo)地位，我國在高速芯片領(lǐng)域存在較大的國產(chǎn)化發(fā)展空間。不過隨著國家不斷出臺政策支持和企業(yè)積極投入研發(fā)，國產(chǎn)化進(jìn)程正在加快，這也將改變現(xiàn)有競爭格局，意味著國內(nèi)企業(yè)在技術(shù)突破后會(huì)擠壓外國企業(yè)在國內(nèi)市場以及國際市場部分份額 。

（四）不同技術(shù)與產(chǎn)品的競爭共存

傳統(tǒng)的光通信器件與硅光通信技術(shù)產(chǎn)品有著競爭關(guān)系，傳統(tǒng)光器件往往由多種不同材料制成，體積較大且集成難度高。但硅光器件憑借尺寸小、功耗低、兼容性強(qiáng)等顯著優(yōu)勢，依托現(xiàn)有的硅基芯片制造工藝進(jìn)行批量生產(chǎn)。而在硅光技術(shù)內(nèi)部，不同技術(shù)路線或者產(chǎn)品性能方向也在競爭。例如對于硅光調(diào)制技術(shù)，電光調(diào)制器和熱光調(diào)制器，在滿足不同通信場景需求下競爭，電光調(diào)制適合高速場景，熱光調(diào)制適用于短距通信場景，企業(yè)需依據(jù)市場對不同場景的需求進(jìn)行產(chǎn)品策略的布局，以在競爭中取得優(yōu)勢 。

四、芯片級硅光通信技術(shù)的未來趨勢預(yù)測

（一）技術(shù)融合加速發(fā)展

硅光技術(shù)將與其他相關(guān)技術(shù)深度融合。在光電集成領(lǐng)域，光芯片與電芯片的融合趨勢將進(jìn)一步加強(qiáng)。例如當(dāng)前的單片集成與晶圓級封裝技術(shù)齊頭并進(jìn)，前者通過一次流片工藝實(shí)現(xiàn)光路與電路的同步制造，后者利用先進(jìn)封裝工藝將光芯片與電芯片精準(zhǔn)集成，推動(dòng)光電集成系統(tǒng)朝著高集成度、低功耗與低成本方向發(fā)展。而且不只是光電集成，硅光技術(shù)還會(huì)與計(jì)算技術(shù)進(jìn)一步融合，在光計(jì)算、量子計(jì)算等領(lǐng)域發(fā)揮核心驅(qū)動(dòng)作用，為信息技術(shù)向更高層次發(fā)展提供助力 。

（二）性能不斷提升優(yōu)化

為了滿足日益增長的數(shù)據(jù)傳輸需求，硅光芯片的性能必定朝著更高傳輸速率、更低功耗以及更高穩(wěn)定性等方向發(fā)展。例如從硅基光調(diào)制技術(shù)角度看，未來可能會(huì)開發(fā)出調(diào)制速率更高、更為精準(zhǔn)控制光信號的調(diào)制器；硅基光探測器也要提升探測靈敏度以適應(yīng)更多微弱信號的探測需求等。同時(shí)由于傳統(tǒng)硅材料存在一定局限性，科學(xué)家們正在積極探索新材料（如低維材料、磁光材料等）的應(yīng)用，有望從根本上提升硅光芯片的性能，擴(kuò)大其應(yīng)用場景 。

（三）應(yīng)用市場進(jìn)一步拓展

硅光芯片的應(yīng)用領(lǐng)域目前已經(jīng)涵蓋數(shù)據(jù)中心、5G通信基站、消費(fèi)電子、智能駕駛等多個(gè)領(lǐng)域。隨著技術(shù)發(fā)展，在這些領(lǐng)域的深度應(yīng)用將繼續(xù)拓展，如數(shù)據(jù)中心可能會(huì)從現(xiàn)有的速率標(biāo)準(zhǔn)向更高的速率要求發(fā)展過程中始終會(huì)大量運(yùn)用硅光通信技術(shù)。除此之外，硅光芯片在醫(yī)療、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用也可能會(huì)逐漸興起。比如在生物傳感器方面已經(jīng)有了初步探索，未來有望更多地參與到醫(yī)療設(shè)備的信號傳輸處理等環(huán)節(jié)，在航空航天設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中可能利用其高穩(wěn)定性和抗干擾性等優(yōu)勢 。

（四）向更高集成度產(chǎn)品進(jìn)化

硅光技術(shù)發(fā)展歷程體現(xiàn)出不斷走向更高集成化的趨勢。從制作少量組件的小規(guī)模硅光子集成時(shí)代發(fā)展到具有更多組件的中等規(guī)模集成時(shí)代，未來將走向更高規(guī)模甚至超大規(guī)模集成。隨著集成度的提升，硅光芯片在單個(gè)芯片上能夠?qū)崿F(xiàn)更多功能，產(chǎn)品的體積也會(huì)更小、成本更低，從而可以滿足更多不同種類用戶的需求，增強(qiáng)其在市場中的競爭力，更有可能以更高性價(jià)比替代傳統(tǒng)分立器件，全面滲透到光通信、光傳感、光計(jì)算等多個(gè)領(lǐng)域的各類場景應(yīng)用之中。

五、芯片級硅光通信技術(shù)市場前景的綜合評估

（一）技術(shù)優(yōu)勢奠定發(fā)展基礎(chǔ)

芯片級硅光通信技術(shù)具有許多獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢，如硅基光波導(dǎo)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)低損耗、高集成度的光信號傳輸；硅光探測器與硅基電路天然兼容，能夠無縫集成到芯片之中。這些技術(shù)優(yōu)勢使得硅光通信技術(shù)在面對不斷增長的高速、低延遲數(shù)據(jù)傳輸需求時(shí)表現(xiàn)得游刃有余，處理海量數(shù)據(jù)、復(fù)雜運(yùn)算等情況時(shí)也更具潛力。尤其是在數(shù)據(jù)中心、5G通信基站等應(yīng)用場景中，能夠切實(shí)解決現(xiàn)有技術(shù)面臨的問題，技術(shù)上的先進(jìn)性和可靠性成為其市場前景的有力保障。并且隨著新材料的探索應(yīng)用和技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)，技術(shù)優(yōu)勢將更加鞏固，從而擴(kuò)大其在光通信市場中的影響力，有望不斷開拓新的市場份額 。

（二）市場需求提供增長動(dòng)力

數(shù)據(jù)中心的高速發(fā)展、5G建設(shè)和應(yīng)用的持續(xù)推進(jìn)、消費(fèi)電子設(shè)備對性能和輕薄化要求增加、智能駕駛等新興領(lǐng)域的興起，這些市場需求為芯片級硅光通信技術(shù)創(chuàng)造了廣闊的市場空間。眾多行業(yè)對芯片級硅光通信技術(shù)的需求不斷攀升，預(yù)示著該技術(shù)在未來有持續(xù)的業(yè)務(wù)增長潛力。如對市場規(guī)模的預(yù)測所示，硅光芯片銷售額將持續(xù)增長，在未來幾年可能達(dá)到相當(dāng)可觀的數(shù)值，這反映出強(qiáng)大的市場需求對該技術(shù)市場前景的積極推動(dòng)作用 。

（三）競爭壓力帶來挑戰(zhàn)與機(jī)遇

盡管當(dāng)前在芯片級硅光通信技術(shù)領(lǐng)域存在國內(nèi)外企業(yè)競爭、技術(shù)路線競爭等多種競爭格局，但這種競爭并不完全是負(fù)面的。激烈的競爭促使企業(yè)加大研發(fā)投入，努力創(chuàng)新，提高產(chǎn)品性能、降低成本，有利于整個(gè)行業(yè)的快速發(fā)展。例如企業(yè)為提高國產(chǎn)化率，會(huì)在核心技術(shù)突破、產(chǎn)品自主研發(fā)上投入更多資源，這將推動(dòng)我國相關(guān)技術(shù)趕超國際先進(jìn)水平。企業(yè)若能在競爭中脫穎而出提升自身的市場份額，會(huì)為芯片級硅光通信技術(shù)開拓更大的市場空間，帶動(dòng)整個(gè)技術(shù)市場的繁榮發(fā)展。另一方 面，市場份額前期被國外大廠主導(dǎo)等情況，也表明國內(nèi)企業(yè)在發(fā)展過程中需要克服一定的阻力和挑戰(zhàn)，但如果能借助國內(nèi)政策支持、本土市場優(yōu)勢等成功突破，就能夠?qū)崿F(xiàn)更大的飛躍。

（四）發(fā)展趨勢指向廣闊前景

硅光通信技術(shù)在未來的發(fā)展趨勢明確且積極，通過技術(shù)融合增強(qiáng)適應(yīng)性，性能提升滿足更高要求、應(yīng)用市場拓寬創(chuàng)造更多機(jī)會(huì)以及向高集成度進(jìn)化提升競爭力。這些趨勢使得硅光通信技術(shù)能夠不斷適應(yīng)市場變化，不斷滿足新需求或者創(chuàng)造新需求，從而在未來的技術(shù)和市場發(fā)展浪潮中占據(jù)有利地位。隨著其各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域市場的繁榮發(fā)展，以及硅光技術(shù)自身不斷推進(jìn)升級，芯片級硅光通信技術(shù)的市場前景非常廣闊，無論是企業(yè)投資布局還是技術(shù)研發(fā)的投入都將有可能獲得豐厚的回報(bào)。

總體而言，芯片級硅光通信技術(shù)市場前景看好。盡管面臨一些挑戰(zhàn)，但技術(shù)本身的優(yōu)勢、強(qiáng)大的市場需求、有挑戰(zhàn)性的競爭格局以及積極的發(fā)展趨勢，都預(yù)示著其在未來幾年甚至更長的時(shí)間里有著較大的發(fā)展空間和潛力。

芯片封裝清洗介紹

合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

 污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

 這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。