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    剖析四大光電應(yīng)用趨勢,窺見光子技術(shù)發(fā)展方向

    時間:2022-4-16閱讀:143
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    科技行業(yè)渴望創(chuàng)新。由疫情驅(qū)動的“在家辦公”現(xiàn)象激增,從而引發(fā)數(shù)據(jù)瓶頸的出現(xiàn),現(xiàn)已對光電子和半導(dǎo)體行業(yè)提出挑戰(zhàn),要求其為各垂直領(lǐng)域的苛刻客戶找到優(yōu)質(zhì)解決方案。

    在以光速傳輸數(shù)據(jù)的世界中,市場對光子技術(shù)的關(guān)注自然在不斷增長。光子技術(shù)是一門將電子學(xué)與光學(xué)相結(jié)合的技術(shù),有望為滿足社會的數(shù)字化發(fā)展而提供所需性能。憑借激光器性能更加可靠,新型光子技術(shù)解決方案能夠以的速度處理光子,幫助器件制造商解鎖更廣泛的應(yīng)用,并為新一代產(chǎn)品做好準(zhǔn)備。

    光子技術(shù)將能承載更快的下載速度、質(zhì)量更高的流媒體、更精確的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)收集以及技術(shù)的快速發(fā)展,這些技術(shù)將原本只存在于科幻小說的創(chuàng)新變成現(xiàn)實。這些應(yīng)用將是工程師們多年努力的成果,工程師們致力于將高度復(fù)雜的科學(xué)應(yīng)用于實踐。據(jù)麥姆斯咨詢報道,光子技術(shù)近年來在商業(yè)應(yīng)用方面取得了長足發(fā)展,因此在2022年,光子技術(shù)將成為滿足該行業(yè)需求的關(guān)鍵技術(shù)。

    下面將剖析有望在未來一年中獲得更多關(guān)注的光子技術(shù)四大應(yīng)用趨勢:

    應(yīng)用趨勢一:人工智能(AI)

    一提到人工智能,人們zui容易聯(lián)想到的便是機器人。但人工智能的實際用例往往遠達不到跳舞機器人那么引人注目。人工智能是機器學(xué)習(xí)工具的關(guān)鍵要素,而機器學(xué)習(xí)則能夠大幅改善網(wǎng)絡(luò)安全、圖像識別軟件、在線購物體驗以及任何通過數(shù)字化完成的其他應(yīng)用。

    2022年值得關(guān)注的領(lǐng)域之一便是可穿戴市場,特別是醫(yī)用設(shè)備。據(jù)市場調(diào)研機構(gòu)預(yù)測,今年可穿戴市場規(guī)模將突破600億美元;預(yù)計至2025年,其市場規(guī)模有望增長至1380億美元。

    智能手表、眼鏡、健康監(jiān)視器等智能設(shè)備正在成為人們?nèi)粘I钪械囊徊糠郑腿缤娨暫图矣秒娖饕粯印H藗円揽窟@些智能設(shè)備來確保自己每日zui低步數(shù)達標(biāo),每日攝入卡路里不超過期望值,并限制盯著屏幕的時間。

    即將出現(xiàn)的解決方案將使這些設(shè)備變得更加智能。需要重點研究的兩個領(lǐng)域包括用于移動設(shè)備的芯片級集成光譜儀(光譜儀是測量和分析光強變化的儀器),以及機器人手術(shù)應(yīng)用需要的微型3D傳感和成像解決方案。

    為了迎接即將到來的人工智能革命,企業(yè)人應(yīng)該已經(jīng)開始思考如何利用更智能的軟件和機器來提高運營效率。

    應(yīng)用趨勢二:激光雷達

    自動駕駛的實現(xiàn)主要取決于激光雷達(LiDAR),激光雷達是“光探測和測距(Light Detection and Ranging)”的縮寫。工程師使用激光雷達來創(chuàng)建3D視覺圖像。激光雷達通常包括光源(如VCSEL、EEL等激光器)、光束操縱器件(如MEMS微鏡、棱鏡)以及探測器(如APD、SPAD、SiPM)。激光雷達創(chuàng)建的3D圖像可幫助企業(yè)實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實之間的性應(yīng)用。

    在汽車行業(yè),激光雷達的測繪解決方案可以幫助汽車了解周圍的情況。目前,計算機化車輛收集的視覺圖像可以幫助汽車制造商實現(xiàn)更*的駕駛輔助功能,例如在沒有駕駛員協(xié)助的情況下完成自動泊車或通過陡坡。但想要實現(xiàn)*自動駕駛,則需集成激光雷達進一步發(fā)展。

    在自動駕駛汽車和可靠3D地圖的需求的推動下,預(yù)計到2027年,激光雷達市場規(guī)模將達到70億美元。雖然,自動駕駛汽車是激光雷達技術(shù)zui耳熟能詳?shù)膽?yīng)用,但其實激光雷達也應(yīng)用于消費電子、醫(yī)療保健、國防、航空航天以及城市規(guī)劃等領(lǐng)域。光子技術(shù)方面的成就將加速激光雷達的發(fā)展?jié)摿Γ圃鞓I(yè)的需求也將繼續(xù)推動未來激光雷達的采用。

    應(yīng)用趨勢三:芯片制造的“投資熱”

    據(jù)路透社報道,“芯片投資熱潮才剛剛開始”。芯片制造行業(yè)zui大的幾家公司近日宣布將在多地區(qū)進行重大投資,從而滿足客戶需求并避免下一次性芯片短缺。2021年芯片制造行業(yè)的支出是創(chuàng)紀(jì)錄的,據(jù)估計,芯片制造商全年資本支出高達1460億美元。

    升溫的不僅僅在私人投資領(lǐng)域。《芯片法案(CHIPS Act)》將為美國芯片制造業(yè)注入520億美元資金。這樣的投資旨在保護美國利益,并恢復(fù)美國失去的部分芯片制造能力。

    應(yīng)用趨勢四:更高速的直接調(diào)制激光器

    激光發(fā)光一致性是光子技術(shù)成功的關(guān)鍵。光電子行業(yè)已成功利用直接調(diào)制激光器(DML)實現(xiàn)提供100G和200G的性能。將性能提升到400G甚至更高是挑戰(zhàn)的,但也是夢寐以求的愿望。

    業(yè)界希望讓直接調(diào)制激光器以更高速度運行的原因主要在于與現(xiàn)有架構(gòu)的兼容性。如果一款基礎(chǔ)產(chǎn)品(比如光學(xué)引擎)可以讓客戶替換激光器以獲得理想的速度,這樣就能顯著降低其成本和組裝時間。

    根據(jù)內(nèi)部研究結(jié)果顯示,通過將光學(xué)器件與電子技術(shù)混合集成在單一芯片上,可為100G和200G收發(fā)器節(jié)省高達40%的成本。400G速度下穩(wěn)定、可擴展的直接調(diào)制激光器性能就意味著,速度提升到800G以及共封裝光學(xué)器件(co-packaged optics)可實現(xiàn)同樣的成本節(jié)約和組裝效率,這項技術(shù)能夠?qū)⒐庾蛹夹g(shù)的創(chuàng)新推向新高度。

    利用高性能波導(dǎo)幫助激光器通過狹窄通道的技術(shù)實現(xiàn)突破,預(yù)計將在2022年實現(xiàn)量產(chǎn)。這些直接調(diào)制激光器的“倒裝芯片(flip-chip)”封裝方式促成了*集成的光學(xué)引擎,比現(xiàn)有解決方案的尺寸要小得多。一旦這些100G和200G產(chǎn)品進入市場,器件制造商和數(shù)據(jù)中心客戶將立即發(fā)現(xiàn)其商業(yè)應(yīng)用性能可大幅改善。一款支持400G直接調(diào)制激光器的產(chǎn)品可能將在今年上市,它將如同“彈弓”一樣推動著多個領(lǐng)域的創(chuàng)新。

    隨著光子技術(shù)在生活中扮演著越來越重要的角色,圍繞該行業(yè)的熱情也隨之高漲。2022年,光子技術(shù)將產(chǎn)生的商業(yè)影響,并且預(yù)示著在未來幾年將突飛猛進。

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