Дефиниција ласерског чипа
Оптички чипови су основне компоненте које остварују међусобну конверзију фотоелектричних носилаца енергије. Они се широко користе у оптичким интерконективним производима и углавном се деле на ласерске чипове и фотодетекторске чипове. Међу њима, ласерски чип је активна полупроводничка компонента која претвара електричну енергију у монохроматске светлосне зраке велике-снаге, велике-на основу принципа стимулисаног зрачења.
На крају предајника оптичких комуникационих система, ласерски чипови су кључни извор светлости који преноси информације. Они су незаменљиви и заузимају централну позицију у области оптичких чипова. Према методи модулације, ласерски чипови се могу поделити на директну модулацију, интегрисану модулацију и екстерну модулацију. Из перспективе материјалних система, ласерски чипови се углавном деле на индијум фосфид (ИнП) и галијум-арсенид (ГаАс). Поред тога, према структури која-емитује светлост, може се поделити на структуру која емитује површину{5}}и ивице{6}}.
Индустријска ланчана дистрибуција ласерских чипова на тржишту оптичких интерконекција
Ласерски чипови су узводно у ланцу индустрије оптичких интерконекција и важна су карика у целом индустријском ланцу са високим техничким баријерама и сложеним процесним токовима. Као „срце“ оптичког комуникационог система, перформансе ласерског чипа директно одређују брзину преноса и енергетску ефикасност низводних оптичких уређаја, оптичких модула, па чак и читавог оптичког комуникационог система.
Као основни носилац оптичких комуникационих система, производи оптичког међусобног повезивања имају очигледне разлике у структури трошкова хардвера (БОМ) у зависности од путање технологије. Узимајући за пример оптичке модуле који нису-силиконски, његова структура трошкова хардвера углавном укључује четири главна сегмента: оптичке чипове, електричне чипове, пасивне оптичке уређаје, ПЦБ и механичке компоненте. За силицијумске фотонске интерконективне производе, структура БОМ је структурно реконструисана. Оригинални дискретни модулатор и велики број пасивних оптичких уређаја интегрисани су у силицијумски фотонски чип (ПИЦ), док су ПЦБ и механичке компоненте знатно поједностављене.
У овом тренутку, БОМ се фокусира на два језгра „силицијумских фотонских чипова“ и „ласера“. Било да користе рано-развијено ЕМЛ решење или нову силиконску оптичку путању, ласерски чипови заузимају важну позицију у ланцу вредности јер директно утичу на конверзију фотоелектричног сигнала и квалитет преноса сигнала.
Главне врсте ласерских чипова
Као основни уређај фотоелектричне конверзије, ласерски чипови су углавном подељени у пет категорија на основу разлика у материјалним системима, физичким структурама и методама модулације, укључујући ДФБ, ЕМЛ, ЦВ, ВЦСЕЛ и ФП, од којих свака има специфичне техничке предности и сценарије примене.
Позадина развоја тржишта ласерских чипова
Значајан раст индустрије ласерских чипова је углавном последица повољних фактора као што су експлозивни раст тржишта оптичких интерконекција, брза примена нових технологија као што је силицијумска фотоника у оптичким интерконекцијама и растућа потражња крајњих купаца за производима за оптичко међусобно повезивање високих{0}}учинака. Као незаобилазна основна компонента оптичких интерконекционих решења, ласерски чипови имају директну корист од ових трендова, убрзавајући на тај начин сопствени развој.
У 2024. години, глобално тржиште ласерских чипова достићи ће 2,6 милијарди долара и очекује се да ће порасти на 22,9 милијарди долара у 2030. са комбинованом годишњом стопом раста од 44,1%. Постоје објективна ограничења у развоју индустрије ласерских чипова, укључујући дуге циклусе проширења производних капацитета, високе техничке баријере и концентрисане производне капацитете врхунског{6}}ограничења, ограничене основне материјале и опрему у кратком и средњем року и неуравнотежен образац ланца снабдевања. Не може у потпуности да задовољи брзо растуће потребе низводног тржишта. Свеукупно тржиште је у недостатку. Ово је посебно очигледно код ЕМЛ ласерских чипова и ЦВ ласерских чипова који се користе за{10}}оптичке интерконекције велике брзине.
Главни сценарији примене ласерских чипова
Ласерски чипови се углавном користе у оптичким производима за међусобно повезивање, а сценарији апликације терминала су веома слични сценаријима примене решења за оптичко повезивање које подржавају. Према различитим сценаријима примене терминала, тржиште ласерских чипова може се поделити на тржиште ласерских чипова центара података и тржиште ласерских чипова за телекомуникације. Међу њима, тржиште ласерских чипова центара података заузима апсолутну тржишну позицију. Величина тржишта ће достићи 1,6 милијарди америчких долара 2024. године и очекује се да ће порасти на 21,1 милијарду долара у 2030. са комбинованом годишњом стопом раста од 53,4%.
Тржишта ласерских чипова центара података и ласерских чипова за телекомуникације представљају диференциран технолошки пејзаж. Тржиште ласерских чипова центара података карактерише технолошка предео за ЕМЛ и ЦВ ласерски чип са погоном на два точка: ЕМЛ ласерски чипови, као решење за рани развој, широко се користе у 400Г и више оптичких производа за међусобно повезивање. Последњих година, силицијум фотонска решења са предностима високе интеграције и ниске цене постала су правац еволуције велике{4}}брзине, захтевајући велике-ЦВ ласерске чипове велике снаге.
У телекомуникацијама, ласерски чипови{0}}који емитују ивице и даље доминирају, углавном због њихове способности да испуне строге захтеве перформанси. Конкретно, ДФБ ласерски чипови се широко користе у сценаријима кратких- и средњих-раздаљина као што су 5Г фронтхаул и приступ оптичким влакнима. Напротив, ЕМЛ ласерски чипови превазилазе ограничења дисперзије кроз њихов ниски цимер и висок однос екстинкције, чиме заузимају доминантну позицију у чворовима на великим-удаљеностима и великом-брзином као што су мреже окосница и брзи-приступ влакнима.
ЕМЛ ласерски чипови и ЦВ ласерски чипови доминирају тржишним уделом, а њихов значај наставља да расте
У 2024. укупна величина тржишта ЕМЛ ласерских чипова и ЦВ ласерских чипова достићи ће 970 милиона долара, што чини приближно 38,1% тржишта. У будућности се очекује да ће приход од ових производа одржати високу стопу раста и да ће тржишни удео наставити да расте. Очекује се да ће укупан приход до 2030. године достићи 20,80 милијарди америчких долара, са комбинованом годишњом стопом раста од 66,6% и тржишним учешћем од 90,9%.
ЕМЛ ласерски чип
ЕМЛ ласерски чипови углавном укључују 50Г/100Г/200Г и друге спецификације у складу са брзином преноса података од ниске до високе, а језгро се прилагођава производима оптичког међусобног повезивања од 100Г до 1,6Т. Тренутно, 100Г ЕМЛ ласерски чипови су мејнстрим производи и широко се користе у мејнстрим производима велике{7}}оптике за међусобно повезивање као што су 400Г и 800Г оптички модули. Како се производи оптичке интерконекције од 1,6Т и више{12}}узастопно стављају у употребу, 200Г ЕМЛ ласерски чипови, као одговарајући избор ласерског чипа, увешће брз раст.
ЦВ ласерски чип
Развој ЦВ ласерских чипова углавном има користи од примене технологије силицијумске фотонике. У силицијум фотонским решењима, ЦВ ласерски чипови служе као екстерни/хетерогени интегрисани извори светлости и користе се заједно са силицијумским фотонским модулаторима за реализацију фотоелектричне конверзије сигнала и модулационих функција силицијумских фотонских интерконективних производа. Међу-производима за оптичко повезивање велике брзине, силицијумска фотонска решења и ЦВ ласерски чипови се широко користе због својих одличних предности у погледу исплативости-.
У актуелним главним силицијумским фотонским високо{0}}производима оптичких интерконекција од 400Г, 800Г, па чак и 1,6Т, главни коришћени ЦВ ласерски чипови укључују 50мВ, 70мВ, 100мВ и друге моделе снаге. Поред тога, вођени новим технологијама као што су НПО и ЦПО, ласерски чипови велике{8}}ће снаге ЦВ, укључујући моделе од 150 мВ, 300 мВ и 400 мВ, постепено се укључују у комерцијални развој следеће-генерације оптичких производа за међусобно повезивање. Од 2025. до 2030. очекује се да ће потражња за ЦВ ласерским чиповима снаге изнад 100 мВ доживети експлозиван раст. Очекује се да ће до 2030. године величина тржишта ЦВ ласерских чипова снаге изнад 100 мВ достићи 6,6 милијарди долара, што чини 65,3% тржишта.
Покретачки фактори развоја индустрије ласерских чипова и будући трендови развоја
. Потражња наставља да расте и одржава брз раст. Развој кластера за обуку вештачке интелигенције довео је до пораста потражње за рачунарском снагом и-брзиним преносом података, подстичући експоненцијални раст потражње за низводним производима велике брзине{3}}оптичких интерконекција. Као кључна компонента оптичких производа за међусобно повезивање, потражња на тржишту за ласерским чиповима брзо расте.
. ЕМЛ ласерски чип и ЦВ ласерски чип са погоном на два-точка. С једне стране, ЕМЛ ласерски чипови су постали важно решење за постизање једно-таласне дужине 100Г/200Г стопе због свог великог пропусног опсега, мале дисперзије и предности преноса на велике{6}}даље, и широко се користе у оптичким модулима од 400Г, 800Г и чак 1,6Т{10} високе брзине{10}. С друге стране, суочавајући се са новим технолошким путем силицијумске фотонике, ЦВ ласерски чипови упарени са силицијумским фотонским модулаторима постепено постају кључни уређај за језгро који подржава следећу генерацију оптичких производа за међусобно повезивање и ултра-велике-мреже центара података због њихове високе интеграције, ниског- потенцијала за сечење и савршеног прилагођавања{1} као што је ЦПО.
. Производи се развијају ка већим перформансама, а вредност јединичних производа наставља да расте. Како производи оптичког међусобног повезивања настављају да се развијају ка већим брзинама, а нове технологије интеграције се истражују и примењују, постављају се већи захтеви за перформансе ласерских чипова. Узимајући ЕМЛ решења као пример, високе брзине преноса обично захтевају високе перформансе и количину ласерских чипова по јединици оптичког интерконекционог производа, повећавајући вредност ласерских чипова по јединици оптичког интерконективног производа.
У решењу за силиконско светло, иако технологија силицијумског светла смањује цену модулационог дела кроз ЦМОС процес, да би покренуо -брзи мотор силиконске светлости и ефикасно компензовао сложене губитке на-оптичким путањама на чипу, оптички модул мора да буде опремљен са већом{{2}снагом, већом{{3}чпоматичном ласерском светлошћу као спољним ласерским светлосним извором. Поред тога, како се индустрија развија ка следећој{5}}генерацији интеграцијских технологија као што су НПО и ЦПО, потражња за ласерским чиповима ће доживети фундаменталне промене, а очекује се да ће вредност ласерских чипова у укупној цени хардвера додатно расти.
. Диверзификација ланца снабдевања. Експанзија глобалне рачунарске инфраструктуре вођене вештачком интелигенцијом- поставила је значајне захтеве у погледу обима, стабилности и правовремености ланца снабдевања, стварајући стратешке могућности за произвођаче ласерских чипова високог{3}}квалитета. Најважније је да произвођачи са напредним техничким могућностима (укључујући епитаксијални раст, високо{5}}прецизно гравирање) и предностима у оперативној ефикасности и способностима брзог реаговања могу боље да испуне строге захтеве, придруже се међународном основном ланцу снабдевања, изграде разноврсну глобалну мрежу ланца снабдевања и стекну значајан удео на међународном тржишту. Посебно је вредно напоменути да све више и више произвођача ласерских чипова примењује стратегије глобализације лоцирајући своје производне базе у близини произвођача оптичких интерконекција или крајњих купаца, чиме се гради отпорнија и разноврснија глобална мрежа ланца снабдевања.
Структура трошкова ласерског чипа
У структури трошкова ласерских чипова доминирају трошкови производње, директни трошкови рада и материјални трошкови. Материјални трошкови углавном укључују супстрате, златне мете, специјалне гасове и хемикалије, итд., у зависности од различитих производа, и обично чине 10% до 20% укупних трошкова. Тренутно су материјали супстрата ласерских чипова углавном ИнП и ГаАс. Међу њима, цене ИнП-а су наставиле да расту у последњих неколико година због раста цена материјала и других ефеката. Због релативно једноставног процеса производње ГаАс-а, цена је постепено опадала са оптимизацијом процеса и итерацијом технологије.
Баријере за такмичење у ласерским чиповима
.Производно знање-како. Производња ласерских чипова у великој мери зависи од напредних основних процеса, као што су епитаксијални раст, високо{3}}прецизно гравирање и сложен дизајн модулације велике{4}}брзине. С обзиром на оскудицу ливница са потпуним-производним капацитетима, већина добављача ласерских чипова би требало да ради у ИДМ моделу, који поставља изузетно високе захтеве за апсолутну контролу добављача над целим производним процесом и способност да се акумулирају дубоко индустријско знање-како. Поред тога, брза итерација низводних оптичких интерконектних производа је покренула сталне технолошке иновације на нивоу чипа. Због тога произвођачи морају да поседују сопствену технологију за брзо промовисање истраживања и развоја у масовну производњу, континуирано оптимизацију параметара процеса и одржавање стабилних и високих приноса како би се осигурала поузданост производа.
.Поверење и сарадња купаца. Тржиште оптичких интерконекција карактерише изузетно строг и дуготрајан процес сертификације. Високи трошкови пребацивања узроковани водећим оптичким интерконекционим решењима и добављачима услуга у облаку постављају непремостиве баријере за нове учеснике. Међутим, за добављаче који успешно уђу, ове карактеристике подстичу односе који су веома чврсти и ретко се мењају. Успостављањем дугорочних-поузданих партнерстава са лидерима у индустрији, произвођачи ласерских чипова могу дубоко да се интегришу у глобални ланац снабдевања и стекну критичне ране увиде како АИ и архитектуре центара података настављају да се развијају.
. Могућности истраживања и развоја. Технологија индустрије оптичких интерконекција се убрзано развија, што захтева од произвођача ласерских чипова да имају-преглед будућности и могућности систематског истраживања и развоја. Водеће компаније обично планирају унапред у истраживању и развоју основних технологија како би наставиле да задовољавају потребе надоградње производа у наставку. Произвођачи ласерских чипова са оваквим систематским и{5}}перспективним истраживачким и развојним могућностима не само да могу да одрже водећи темпо технолошких итерација, већ и да формирају техничке баријере које је тешко поновити у индустрији, и да наставе да воде у перформансама и поузданости производа.
. Могућности управљања ланцем снабдевања. Динамична природа тржишта оптичких интерконекција поставља изузетно високе захтеве за управљање ланцем снабдевања и оперативну агилност. Произвођачи треба да имају могућност да флексибилно прошире производњу, оптимизују алокацију ресурса и испуне строге циклусе испоруке купаца. Зрео и робустан систем ланца снабдевања је кључан за решавање ризика повезаних са брзим понављањем тржишта и насилним флуктуацијама поруџбина. Изградњом чврсте мреже снабдевања и одржавањем стабилности производних капацитета, произвођачи ласерских чипова могу постићи економију обима, испунити строге захтеве испоруке и одржати одрживе предности у погледу трошкова на жестоко конкурентном глобалном тржишту.
За више индустријских истраживања и анализа, погледајте званичну веб страницу Института за индустријско истраживање Сихан. Истовремено, Институт за индустријска истраживања Сихан такође пружа извештаје о индустријским истраживањима, извештаје о студијама изводљивости (одобравање и подношење пројеката, банкарски кредити, инвестиционе одлуке, групни састанци), индустријско планирање, планирање паркова, пословне планове (финансирање капитала, улагања и заједничка улагања, интерно{1}}доношење одлука), специјалне анкете, архитектонске услуге извештаја о дизајну, решења за консултације у иностранству и друга сродна решења за инвестиције.
