中际旭创,世界上最快的光芯片

来源:http://www.aobaot.com 作者:科学 人气:197 发布时间:2019-11-18
摘要:【据《通信产业报》2007年08月13日报道】在美国硅谷实验室中,Infinera研发的创始人DavidWelch,手持着一个2厘米宽的金色的长方体,这就是用磷化铟等材料制成的半导体光子集成芯片。在

【据《通信产业报》 2007年08月13日报道】在美国硅谷实验室中,Infinera研发的创始人DavidWelch,手持着一个2厘米宽的金色的长方体,这就是用磷化铟等材料制成的半导体光子集成芯片。在这个外表看似简单的芯片中,集成了大量的复杂的光电器件,使得光通信从此进入了一个更低成本更高容量的新时代。光子集成技术是光纤通信最前沿、最有前途的领域。自1990年以来,密集波分复用系统的大规模应用,使得光通信有了飞速发展。DWDM系统中,多达80个不同波长的激光器调制的数据信号在光纤的一端复用,而后在一根细如发丝的光纤中传送。在光纤的另一端,光信号被解复用为不同波长,不同波长的数据信号通过光电转换最终进入到计算机。在信息传输的过程中,激光器进行发光,光复用器对信号进行复用/解复用,调制器对信号进行编码调制,检测器进行光电检测等等。在传统DWDM系统中,这些器件都分离在不同的板卡中,整个系统庞大而又昂贵。“没有人想过要将DWDM系统做在一个芯片上,也没有人试着这么做过”,Infinera将不可能的事情变成可能。2004年,大规模光子集成芯片——一对集成了50个光子器件的芯片呈现在人们的面前。此前,一些光芯片厂商只是做了一些少量器件的集成,现在,光子集成技术还成功地作出了400G和1.6T的芯片,实现了多达240个光器件的集成。当人们还在固守着“全光通信”的思路的时候,网络已在悄然改变。节点设备需要光电变换,通过“O-E-O”才能将信号进行整形和放大,从而传给计算机。光子集成技术顺应了时代发展,光子集成比传统的分立“O-E-O”处理降低了成本和复杂性,带来的好处是,以更低的成本构建一个具有更多节点的全新的网络结构,更多的节点意味着更灵活的接入,更有效的维护和故障处理。光子集成芯片制造并不是一件容易的事情。光子器件具有三维结构,比二维结构的半导体集成要复杂得多。将激光器、检测器、调制器和其他器件都集成到芯片中,这些集成需要在不同材料多个薄膜介质层上重复地沉积和蚀刻,这些材料包括砷化铟镓、磷化铟等。磷化铟晶片在生产线上经过一种称为光刻胶的浆状化学物质进行包裹。紫外线光通过一个镂空设计的模板照射到光刻胶上,产生了复杂的反应,其中一些半导体材料就粘在了晶片上,一些就被蚀刻掉了。就像Intel使用光刻法制造PC机的硅微处理器一样,光子集成达到了一个很高的技术水平。但是还有些重要的不同,“在Intel芯片中,全部都是硅材料。在光子领域中,还需要很多种的半导体材料”,Welch说。磷化铟晶片比硅片需要更多次的沉淀和蚀刻。由于互联网语音和视频业务的不断增长,传统的1M~6M的互联网接入带宽变得不足,“我们正在考虑人们会需要25M、50M或者100M的带宽。Welch说。为了满足这样的需求,互联网公司还要在已经很拥挤的站点中继续增加更多的设备。“随着互联网流量每年60%到100%的增长,不可能再继续增加这些庞大的子架了”,Welch说。“光子集成技术将会成为满足互联网持续增长的重要因素”。

  好了,上面讲的都是电控的开关,它的速度都比较慢,大概是毫秒量级到纳秒,比如电光开关速度比较快,它是纳秒的。但是想再高的速度怎么办,这就有困难了,所以我们现在就要采用用光来控制光,这样速度就比较快。这是其中的一种,也是马赫 陈德尔干涉仪。另外还有一种交插相位调制,就是我们原来的信号就一样强,不改变它的强度,但是我加一个泵浦光,从这儿进去,从这儿出来,就改变这个调制臂它的折射率。相位,这样的相位差不同了,就可以得到从这个通道到另外一个通道的开关。

    受产品结构及中国市场需求波动影响,公司17年业绩出现较大下滑

光子芯片为何会替代原有材料

5纳米的芯片内部结构间隔尺寸已经很接近原子的距离,使用原有的硅晶原材料尺寸已经很微小,栅极尺寸太短,电流很容易将薄氧层击穿,造成两极短路。还有一种情况就是容易造成晶体管的金属薄膜针被电流熔断,造成两极开路。这些问题涉及了极限尺寸,已经没有办法用技术的手段做改进,只能寻找新的材料替代。

  另外一种很有趣的气泡开关。这个发明人也是很有意思,他把热喷墨打印技术,和硅平面的波导技术结合起来。气泡式开关,很有趣的。下面这种是磁光开关,它的原理我也不想详细讲了。液晶开关,这个液晶也可以做开关,加了电场以后,电场的方向是这样的,液晶分子按照电场方向排列,这样的话这个光就没有旋光现象了。本来是正交的,光不能通过,所以一加电场本来是通过的,变成不能通过了。开和关就是这样一种原理。

    公司主要为设备商提供光子集成电路器件、模块及子系统,处于光通信产业链的中上游,覆盖光网络传输中全系列产品。公司既为同行如Acacia提供光器件,也为华为、阿尔卡特朗讯等设备商提供光模块。

“光芯片”不是硅晶圆芯片,与大家经常听说的台积电制造的芯片、麒麟处理器等是完全不同的,下文具体说一说。

  现在我们看一看,国际光纤通信发展的里程碑,大概前后只有四十多年。1955年,英国科学家卡帕尼,发明了玻璃光导纤维。1960年华人高锟等人,他们首先提出了用低吸收的光纤做光通信,高锟我们称他为光纤之父,他是原来香港中文大学的校长。在1970年,光纤通信有很大的发展,建立一个很强的基础,一方面是传导光波的光纤,这个美国的柯林公司已经做出了每公里20分贝的低损耗。另外一方面,光源是很重要的,贝尔实验室研制成功室稳连续运转的半导体激光器,这两个一结合,光纤通信就有了基础。所以七 八年以后,美国在芝加哥市首先开辟了第一条光纤通信线路,再过10年左右,1.55微米波长的光纤损耗率它低到0.2个分贝每公里,这就是有两个数量级的降低它的损耗,这样就可以传输很远。在同年,这是英国的南安普敦大学,他们发明了掺铒光纤放大器。这样的话,就不需要把光信号变成电进行放大,然后再输送出去,再转成光信号,不用光 电 光的转换,而是直接用光来放大。

    从2012-2016年公司财报可以看出,公司近五年营收呈稳步上升态势。净利润方面,公司2012-2014年处于亏损,2015年收购EMCORE的可调激光器业务,实现连续四年来的首次扭亏。受高速产品需求驱动,2016年公司营收同比增长21%。其中,高速产品营收占比从2015年的58%上升至67%。

光芯片是什么技术

  李淳飞, 男 ,1961年毕业于哈尔滨工业大学,现任哈尔滨工业大学现代光学研究所所长,教授。李淳飞教授是国家首届863计划信息领域专家委员会委员,中国光学学会理事,美国光学学会和光学工程学会会员。它的主要研究方向是非线性光学和光子技术,特别是广泛应用于光通信、光计算和光传感中的光开关器件,长期参加国际科研合作和学术交流,在国际学术界享有较高声誉。

    从区域来看,公司产品主要销往中国、美国及日本等地,其中中国市场是公司最主要收入来源。2016和2017年上半年,中国大陆地区的营收占比分别为62%和53%。

华为在英国建立光芯片工厂的具体情况

华为在英国购置500多亩地用于建立光芯片工厂。其中华为在英国共计员工有100人,间接提供的岗位有7500位。华为不仅为英国带来了就业岗位,建立的光芯片工厂还会给英国提供税收。

那么,华为为何会选择英国建设光芯片工厂呢?

首先,这将是破解华为通讯设备存在安全隐患做好的方式!

以美国为主,英国、澳大利亚、加拿大、新西兰等国家一直以信息安全为由打压华为。直接将网络通讯中最重要的光芯片放置在英国,是破除谣言最为有效的方法。英国5G网络中的核心设备,已经开放对华为的采购,开通的首个5G网络直播使用的就是华为的设备。

其次,欧洲具有领先的光芯片技术。

将光芯片工厂建在英国,有利于招聘掌握先进技术的科技人才。不得不承认,欧洲在光芯片领域的研究要领先于我国。华为通过收购英国先进的光电器件公司,迅速积累了大量光芯片生产制造方面的先进经验。


  下面我们谈半导体的光放大器。半导体的PN结结构,我们不要这个谐振腔,那么它就是一个放大器,弱信号进来以后,经过增益介质、放大介质,就可以输出一个强光。这个器件有缺点,就是它的噪声比较大,另外还有一些其他的问题,所以没有被广泛应用,经过改进以后还是可以用的。光调制器,就是把电信号调制,我们所需要的这个信号调制进去。声频的或者是电视信号,各种信号调进去。怎么调制呢?有两种方法:一种方法是内调制,就是在半导体激光器上面加电压,这个电压的大小不同,就得到不同的调制信号,这叫内调制。但是它速度是有限的,它只能在2.5G以下。2.5 G以上。比如10G那就必须用外调制的,就是一个外调制的铌酸锂电光调制器。它是把光分成两路,这两路汇集到这儿进行干涉。它的相位它干涉的情况决定于这两个相位差,而这个相位差是由电场来造成的。

    硅锗(SiGe):硅锗是硅和锗的合金,用于制造混合信号和模拟集成电路,非常适合用于100G系统的高速放大器。

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  进入新世纪,李淳飞教授在哈尔滨工业大学开辟了光通信网络器件与系统研究的新方向,取得多项创新性研究成果。

    由于低速光模块市场竞争加剧,公司不断整合产品线,更加聚焦高速高毛利产品。公司于2016年12月向深圳APAT公司出售接入及低速收发器产品线,其中包括低端无源光网络(PON)。截至2017年中,公司高速产品营收占比已上升至81%。

2、光芯片是5G时代的关键技术

目前,国内企业只掌握了10Gbps速率及其以下的激光器、探测器、调制器芯片能力,高端光芯片领域与欧美国家落后1~2代,生产制造方面,光芯片流片严重依赖美国、新加坡等国。

在路由器、基站、传输系统、接入网等光网络核心建设中,光器件成本占比高达60%以上。光模块是5G最重要的一部分,要想在5G时代获得超额利润,就必须在上游芯片和核心器件布局和延伸。

  下面我们讲光纤通信器件,这个光纤通信器件我们把它分类一下,大概光纤通信分成两部分,一个是光的传输,另外一个是光的交换。这个传输部分呢,我们有很多的器件,必须用的,有源的器件,和无源的器件。有源就是说我们要用电来控制的,比如说半导体激光器光源,是把电信号变成光信号,探测器是把光信号变成电信号。光纤放大器也是需要用电来控制,要有一个泵浦源,还有光的调制器等等。无源器件连接起两个光纤,一拧把它连接起来,耦合器。一根光纤要分成几路,就叫分路器,环形器下面再介绍。滤波器要把光纤的频率让它变得很窄,很纯。隔离器也是为了隔离这些信号之间的干扰的。另外呢,衰减器,可以随意地调节输出的大小,特别是波分复用要求它出来的光都是同样的强度。偏振控制器,刚才我讲了,这个光纤是很容易改变偏振方向的,所以我们要用偏振控制器来补偿。下面是色散补偿,这个已经介绍了。分岔器,这主要是为波分复用器服务的。

    磷化铟(InP):InP通常用于生产激光器、敏感光电检测器和波长调制产品,它是产生激光信号并将光信号转换电信号最重要的材料,如制造DFB芯片、EML芯片、APD芯片等。

光子芯片为何会替代原有材料

5纳米的芯片内部结构间隔尺寸已经很接近原子的距离,使用原有的硅晶原材料尺寸已经很微小,栅极尺寸太短,电流很容易将薄氧层击穿,造成两极短路。还有一种情况就是容易造成晶体管的金属薄膜针被电流熔断,造成两极开路。这些问题涉及了极限尺寸,已经没有办法用技术的手段做改进,只能寻找新的材料替代。

  现在我们介绍第二个问题,光纤通信技术简介,首先谈谈光纤本身,这就是光纤的一个简单的示意图。中间两层都是硅材料,但是它们的折射率不同,中间的高一点,旁边的稍微低一点。用掺杂的办法来调整这个折射率,外边有塑料,有机材料的包覆层。我们看看光纤怎么分类,一个是按照折射率分类,折射率的分布,这个叫做阶跃折射率光纤,它是N1N2是两个不同的折射率,中间高旁边低,这样才能实现全反射,所以光波在里边是这样的反射。后来进一步发展,我们生产了一种叫做渐变折射率光纤,它的中间的折射率是渐变的,这样光波在里边是这样的传播。第二种分类就是按照模式分类,就是单模光纤和多模光纤,多模就是有很多模,光传输的光波的模式。单模就只有一个模,单模的很细只有2到12个微米量级。它的折射率就是相对两种折射率的相对比呢,是比较小一点,多模光纤折射率比比较大一点,它的芯径比较粗,50到500个微米,如果按照用途来分的话,我们可以看到在市场上可以买到各种不同的光纤,有保偏光纤,就是保持偏振态不变,就是光的偏振态不变;另外就是可以避光色散,希望它不要色散,是零色散的光纤,所谓零色散的光纤。以后呢,就是我们又采用了波分复用,就要用1.55微米的这个光纤,这个就叫色散位移光纤,它在1.55微米这个地方没有色散;另外我们还可以制造出在1.3微米到1.55微米之间都是有很平坦的色散特性的这样的光纤,我们叫做色散平坦光纤。

    盈利预测与投资评级

光子芯片的技术原理

光子芯片利用半导体发光,结合光的速度和带宽,具备了抗干扰性和快速传播的特性。光子技术在多个应用上的低功耗、低成本是最大的优势。在运行平台上,某一个区域可以同时完成很多的维纳量级,以光子为载体的信息功能分支机构,形成一个整体,具备大型综合运算能力的光子芯片。由于信息时代人工智能大数据的发展,光子载体的各个分支数据流量已达到满载,就要用集成技术将微纳级的光子导入到芯片内部,成为纳米级的光子芯片。

  内容简介

    公司处于光通信产业链中上游,华为为第一大客户,中国市场为最核心收入来源

光子芯片的技术原理

光子芯片利用半导体发光,结合光的速度和带宽,具备了抗干扰性和快速传播的特性。光子技术在多个应用上的低功耗、低成本是最大的优势。在运行平台上,某一个区域可以同时完成很多的维纳量级,以光子为载体的信息功能分支机构,形成一个整体,具备大型综合运算能力的光子芯片。由于信息时代人工智能大数据的发展,光子载体的各个分支数据流量已达到满载,就要用集成技术将微纳级的光子导入到芯片内部,成为纳米级的光子芯片。

  这样光纤通信就有很大的发展了,有很多好消息出来。1989年美国首次进行了波分复用的光通信实验,是四个频道的,四个通道。因为过去的光纤通信,只是一根光纤通一个光波的载波,从此以后,就可以一根光纤通很多条光的通道。1998年,美国实现了密集波分复用的长途光通信,它的传输速率达到每秒一个太比特,所以我们叫太比特。我们就进入了这样一个高速的时代,太比特的时代。

    领先的混合光子集成技术及多材料平台,满足客户个性化产品需求

光芯片是什么技术

“光芯片”不是硅晶圆芯片,与大家经常听说的台积电制造的芯片、麒麟处理器等是完全不同的,下文具体说一说。

  下面我们讲光纤的色散。色散有几个分类,如果是光源,由于光源不是很纯,再加上光的调制过程当中要使带宽展宽,所以这样的话就造成了波长色散。对于多模光纤来说,由于模式很多,它们模式之间速度也不一样,所以就是模式色散就产生了。单模光纤本身也是有色散的,它的色散是由于材料本身有色散,另外这个波导结构,一个高折射的,一个低折射的,形成的一个柱形的波导,它的结构也不一定是很完善,本身它也产生色散。

    硅(Si):硅或掺杂二氧化硅的波导表现出非常低的光损耗,使其成为交换机、滤波器及干涉应用的理想选择,例如调制器和交换机。

3、为何建立在英国?

1)方便出口到西方国家

将工厂建立在英国,那么英国工厂将会受到英国的监控,经过英国的监控的芯片方便在西方国家出售。中国本土也可以生产相关芯片,但是因为“安全”问题,可能只能在中国或者一些友好国家销售。

2)欧洲光芯片技术领先

在光芯片领域,欧洲具有领先的技术,早在2012年,华为就收购了英国集成光电子器件公司,该公司拥有全球领先的光电子研究实验室,大大提升了华为在光学研发领域的能力。


华为自建光芯片工厂,初期成本巨大,但是长远角度来看,是一个双赢的结果,将大幅减少供应商的依赖,同时在英国建厂,可以在一定程度上减少西方国家的顾虑。

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华为创始人任正非在回答BBC记者的提问题时说:“英国对我们华为有所担忧,但是这并不会影响我们在英国的投资。最近,我们在英国剑桥买了一块500英亩的土地建设光芯片工厂。在这方面,我们是领先于全世界的。”那么任正非所说的光芯片是什么呢?到底是怎么样的一种技术?下面我们就来好好的说一说。

光芯片

光芯片也即光电子通信芯片,是用来完成光电信号转换的。它相当于信息中转站,在移动设备上属于一个核心设备。光芯片是将磷化铟的发光属性和硅的光路由能力整合到单一混合芯片中。当给磷化铟施加电压时产生光束,光束进入硅片的波导,产生持续的激光束,激光束可以驱动其他硅光子器件。

全球半导体产业分为四大细分领域,分别是集成电路、光电子、分立器件和传感器。其中,光电子是继集成电路之后的第二大细分领域,市场规模占整体半导体产业的比例在7%-10% 之间。

在光通信建设中,光模块、光器件代表着光通信行业最核心的竞争力,在整个光器件产业链来看,主要环节有光芯片、光器件、光模块、光设备等。其中,光芯片属于技术密集型行业,工艺流程极为复杂,处于产业链的核心位置,具有极高的技术壁垒。

光芯片的分类

光芯片技术是光电子技术中的一种,光电技术的核心产品,主要应用于通信行业,是通信设备系统里不可或缺的一部分。

在光通信系统中,最为常用的光芯片有三大类型,分别为DFB、EML和VCSEL。在DFB芯片方面,代表厂商有Avago和三菱等。在EML芯片方面,代表厂商则有Neophotonics、Oclaro、住友等。在VCSEL方面,代表厂商有Lumentum、Finisar、Avago、三菱等。

3、我国光芯片技术的发展现状

光子芯片有着很强的抗干扰性,而且功耗低、成本低、传播速度快,能够完成更大容量的数据处理工作。目前的我们常见的芯片都是用硅制作的,现在市场上先进的应该就是7nm工艺制程。随着科技的发展,5nm以下的工艺将会逐渐出现,硅晶原材料尺寸已经很微小,不能满足正常使用的要求,所以寻找新材料代替,这样光芯片就应运而生。

光芯片是一个科技含量非常高涵盖范围非常广的产业。任正非提到的光芯片是指光通信芯片。光通信芯片是一种高度集成的元器件,包括激光器、调制器、耦合器、分束器、波分复用器、探测器等。

我国在光通信芯片的研发、设计、流片加工、封装等方面,与国外相比都有所欠缺。国内企业目前只掌握了10Gb/s速率及以下的激光器、探测器、调制器芯片,以及PLC/AWG芯片的制造工艺以及配套IC的设计、封测能力,整体水平与国际一流企业还有较大差距,尤其是高端芯片能力比美日发达国家落后1到2代以上。我国光芯片流片加工也严重依赖美国、新加坡、加拿大等国。

光芯片的研发过程极为复杂,不仅需要一定的技术积累,还需要较大的投资,研发和生产周期也都较长,高端芯片更是如此。相信在华为等企业在光芯片技术上的持续研发,中国光通信产业定会获得蓬勃的发展,在通信领域取得越来越多的话语权。

光芯片可以定义为transceiver中的光学部分,也有人称为光引擎optic engine。之前各个器件是分立的,比如主动元件有laser,modulator,detector,被动元件如AWG, PLC,WSS,switch等。现在,由于带宽的提高,需要封装集成的分立元件增多,使得光学集成成为控制成本的更好的解决方案。目前主要有硅光解决方案和全部IIIV monolithic 的解决方案。硅光在于成本低,但是目前激光器集成和封装方案还在完善,只有intel,Juniper(Aurrion)有商业化的高集成产品。而IIIV,虽然材料生长成本较高,但有成熟的单片集成解决方案,代表企业如Infinera, 相比硅光,技术积累时间更长,是解决长距传输高带宽的理想解决方案。

我国在硅光方面和国际基本在一个水平上,但需要像日本AIST,欧洲IMEC,美国AIM,新加坡IME等有一个比较能同一大家产业化的机构协同作战。目前微电子所的流片开始起步,但离其他几家还要迎头追赶。在IIIV的芯片上,高集成度产业化我国还有差距,目前还没有看到能量产DFB 25G的企业,高度集成更需要工艺,外延生长多年的积累。所以IIIV我国企业还需要继续努力,相信经过努力,高速激光器,可调激光器慢慢会出来,然后争取诞生像infinera一样的企业。

总之,光芯片低端芯片已经基本可以国产化。高端芯片,同志仍需努力,前景还是光明的

加油,支持国产,支持华为!!

任老说的光芯片,全名应该是光子芯片。

就是将磷化铟的发光属性和硅的光路由能力整合到单一混合芯片中。当给磷化铟施加电压的时候,光进入硅片的波导,产生持续的激光束,这种激光束可驱动其他的硅光子器件。

这种基于硅片的激光技术可使光子学更广泛地应用于计算机中,因为采用大规模硅基制造技术能够大幅度降低成本。

业内人士认为,尽管该技术离商品化仍有很长距离,但相信未来数十个、甚至数百个混合硅激光器会和其它硅光子学部件一起,被集成到单一硅基芯片上去。这是开始低成本大批量生产高集成度硅光子芯片。也是人类的进步!

还有一个就是,三维集成光量子芯片。中国研究团队成功研制出世界上最大的三维集成光量子芯片。据有关专家介绍,该芯片具有不寻常的计算能力,普通计算机需要大约100分钟来解决操作,它只需要10分钟就可以完成,随着操作复杂性的增加,它将变得更加明显。专家表示:未来使用三维光学量子芯片,不仅可以大大提高中国关键信息传输的安全性,还可以高效快速地计算出战场上庞大的数据量,确保及时准确地评估作战情况自己的部队最佳选择。

目前芯片用的材料是硅,当发展到5纳米以下的制程后,这种材料无法满足工艺要求,就会被淘汰,寻找其它材料来取代。新型的光子材料极有可能用于芯片的制造,被称之为光子芯片。

  第二个优点就是这种方式比较灵活,可以适应于各种网络形式,干线网、局域网、广播网都可以,配合了OXC和OADM。这样的话,我们就可以在网络当中上下路由交换很自由。甚至于一根光纤可以对讲,对传信号。第三个优点就是节约光纤和器件的投资。因为我们不用为了多一个信道就加一根光纤,把这个地下挖起来再埋设,我们就一根光纤就增加它的容量就可以了,节约大量的光纤材料。另外,对于器件的要求也不那么高了。虽然你达不到很高的速度,但是如果并行的数目比较高的话,就可以了。就像我们的脑子,神经网络,它的运算速度并不很快,但是由于它是高度互联,所以它照样是可以提高运算的速度,一样的。

    公司客户较为集中,对第一大客户华为的依赖程度呈不断上升趋势。2016年华为在公司营收占比已经上升至50%。其他客户还包括Ciena、Alcatel-Lucent、烽火通信、Acacia等。

1、什么是光芯片?

根据世界半导体贸易协会的说法,全球半导体细分为四个领域:集成电路、光电子、分立器件、传感器。其中光电在占整个半导体产业的比例在7%~10%之间,华为在英国建立的光芯片工厂主要生产光电子通信芯片。我们关注度比较高的CPU、GPU、手机处理器等都是属于集成电路。

光芯片用于完成光电信号的转换,是核心器件,分为有源光芯片和无源光芯片。光芯片包括了激光器、调制器、耦合器、波分复用器、探测器等。在运营商的核心交换网设备、波分复用设备、以及即将普及的5G设备中有大量的光芯片。

  中国光通信的历史是怎么样的呢?20世纪80年代我们在上海首先铺设了一条1.8公里的数字光通信线路。20世纪80年代投资了武汉邮电研究院,研制光纤的器件和光纤本身,现在也成为光纤器件的一个最大的研究单位。1995年到1998年,上海交大完成了九五项目,四个节点的全光城域网、实验网。20世纪90年代起,全国各地都普遍铺设和使用单路的光纤通信线路,现在是一直到农村,我们都可以看到光纤线路。2000年底中国网通公司建成了3400公里的波分复用的光纤通信网,2001年完成了863项目,中国高速示范网,2000年,国家自然科学基金资助了一个项目,中国高速互联研究实验网。现在,我们国内有很多的公司可以批量生产光纤通信的系统和器件。中国网通公司波分复用网络是这样的,它是利用了铁道部的单根光纤进行波分复用。从深圳经过上海,一直到北京,然后呢,武汉再回到广州。中间还有合肥和南昌,一共跨越了6个省市。它的容量是怎么样的呢?它是2.5Gb/S,单路的光纤,单路的速率,然后乘上16路,有16路并行处理,这样我们就可以达到每秒400Gb速率,2000年底,通信已经开通运行。

    2017年上半年,公司实现营收1.45亿美元,同比下降27%;净亏损2086.3万美元,同比下降518.43%。公司业绩大幅下滑,主要归因于华为等客户2017年上半去库存的影响。

光芯片的发展现状和应用领域

我国光芯片发展相对滞后,仅掌握了10Gbps速度以下的激光器、探测器和调制器芯片。整体的制造工艺和性能要落后于美国与日本等发达国家。

5G网络的到来,万物互联对于通讯带宽的需求更高。运营商的基站传输、核心路由、接入网等均需要使用到光芯片技术。我国除了华为外、中兴、大唐等通讯公司,纷纷在加强该技术领域的投资与研发。

随着5G网络的发展,光芯片的需求将会呈现爆发式增长。


关于华为在英国布局光芯片的事情,您怎么看?

欢迎大家留言讨论,喜欢的点点关注。


主讲人简介

    1、北美ICP发力数据中心,光模块需求旺盛受益于北美ICP加大对IDC投建力度、存量IDC器件的更新升级以及网络架构的演进,光通信模块需求日益旺盛,旭创等厂商持续受益。据OVUM预测,2017年数据中心100Gbps光模块出货量有望突破300万只,而2018年出货量有望翻番甚至达到2017年出货水平的三倍。苏州旭创作为Google、Amazon等北美ICP巨头光模块的主要供应商,在100G光模块出货量位居全球前列,随着100G产品的规模放量,盈利能力有望进一步提升。

光芯片是什么技术

我国光子芯片的发展状况

目前我国已有几家企业在研发光子芯片相关的项目,像光速的收发模块、光处理模块已取到了突破性进展。科研机构已经投入开发的硅光子芯片平台,可以完成100bps的光子芯片试制,测试平台也在搭建中,预计2021年可以完成研发工作。

若干年后,如果光子芯片能取代传统芯片,这项颠覆性的技术将芯片的高性能、低功耗发挥到极致。

  全文

    公司是全球产量最高的PIC制造商之一,既出售垂直集成的高性能组件,也提供封装后的模块。公司拥有集成电路垂直一体化整合能力,从光子集成电路的自主设计,到晶圆的制造、验证、测试、封装,再到模块的封装、销售全部都能独立完成,因而能够加快响应客户需求,缩短产品研发投放周期。公司产品线丰富多元,目前拥有超过300种产品。

我国光子芯片的发展状况

目前我国已有几家企业在研发光子芯片相关的项目,像光速的收发模块、光处理模块已取到了突破性进展。科研机构已经投入开发的硅光子芯片平台,可以完成100bps的光子芯片试制,测试平台也在搭建中,预计2021年可以完成研发工作。

若干年后,如果光子芯片能取代传统芯片,这项颠覆性的技术将芯片的高性能、低功耗发挥到极致

每每华为取得了一定的技术突破,我们都会为之震撼,没想到这一次,任总说的光芯片,我们都不知道是一个什么样的东西,想想也应该是高深莫测的科技了。

其实,光芯片是用来完成光电信号转换的,相当于信息中转站,它在移动设备上属于一个核心设备,工作原理是是一个将磷化铟的发光属性和硅的光路由能力整合到单一的芯片中,通过给磷化铟施加电压时产生的光束,可以驱动其他硅光子器件进行运作。

华为将这次建生产光芯片的重任,交给了英国工厂,很多人质疑,为什么华为不在中国生产光芯片呢?其实这是有很多考量因素在里面的,首先在英国的工厂一定会受到英国的监管,这将使得西方国家对从英国生产的华为牌光芯片,有更好的好感,话而言之更乐于接受,不至于太担心安全问题,从而更好地将芯片卖出去。

其次,在欧洲这块大地上有更多制造光芯片的技术,也有相对配套的先进的科技人才 ,这对华为牌光芯片的生产来说,是有百利而无一害的。

光芯片是5G技术的重要枢纽所在,掌握了它基本等同于掌握了5G技术的机密,华为如此大费心力的研究它,要的就是在5G时代站稳脚跟,明年是5G时代的技术元年,我国将在通信方面大有所为,期待华为一定能够给我们带来更大的惊喜,就让我们拭目以待吧。

这个和光纤一样理论,不过光芯片产生温度太高,晶体电与电对撞撕压产出的光,利用镜片改变方向发生直线,如果在封装高2毫米,宽4X4,内部模块分为,高压脉冲模块,小型硅芯片控制线路模块,光模块,感光模块,后面还有大量的小型硅芯片模块分为:信号传送模块,总线寻址模块,扩展模块:扩展模块主要是串口控制连接用。

所以光芯片不一定快过于传统芯片,但它的传送是完全直线当传播信号还可以,光模块耗电而且频率刷新很高,和我们的开灯关灯一样,要在处于20纳米空间光段要1纳米到18纳米之间,而且它的针孔也要达到0.5纳米,光的圆口直径达到0.1纳米,不能撞到针孔直径0.5纳米,如果撞到就是损失,编程时候得用补吗1来进行弥补,不然传送文件时候为损件,我说的这些工艺已经超过了硅芯片得工艺,非常高级的了,想想里面有10亿个光孔,也要到了10个光模块,10亿个感光器,这又何必呢?如果只单纯通讯,就50个就可以,那么就好比一下子50个代码出现,以光速前进,这可是6G通讯了,5G通讯都不如,然后从芯片转电波到芯片,假设在以1000条通讯线等于50个光口速度同时发出,下载10G电影,一下子1秒钟搞定!

光芯片不适合计算,我宁愿硅芯片64四条核心线同时写1等于光速,我也不要光芯片,太耗电了,发热太高,我宁愿直流电正极穿过晶体的阻值对地回路形成消耗温度,我也不想要光模块线路的高速频率,截止通过这样方式!

芯片速度还是要看材料,那天我们发现了比晶体阻值低敏感高,敏感越高速度越快,温度就越低,电压电流越流畅还差不多!

当前计算机和手机使用的芯片,主要是电子芯片,使用的是电子二极管,微型,载流子是电子和电子空穴。电子芯片的运行速度,与电子和空穴的漂移速度有关。这个速度是有极限的。电子漂移速度要比光速慢得多。而新型的光子芯片。载流子是光子。速度要快得多。使用的是光子二极管。

 本人很高兴为大家回答这个问题,希望通过我的回答给大家带来帮助,这是我个人的见解与意见,如有不同意见,欢迎留言,我们共同探讨,我们一起成长一起学习。

  从光器件产业链看,主要环节为“光芯片、光器件、光模块、光设备”,最终应用于电信市场、数据中心市场及消费电子市场。其中,光芯片处于产业链的核心位置,具有高技术壁垒,占据了产业链的价值制高点。

  光芯片主要用于光电信号转换,遵循“Chip–OSA–Transceiver”的封装顺序,激光器芯片(Chip)通过传统的TO封装或新兴的多模COB封装形式制成光模块(Transceiver)。在光通信系统中,常用的核心光芯片主要包括DFB、EML、VCSEL三种类型,分别应用于不同传输距离和成本敏感度的应用场景。

  光芯片属于技术密集型行业,具有极高的技术壁垒和复杂的工艺流程。因此,光芯片在光器件/光模块中成本占比较大。此外,随着芯片速率的提升,制备难度增大,成本占比或进一步提升。一般情况下,对于低速率光模块/光器件(转换速率小于10Gbps),光芯片的成本占比约为30%左右;而对于高速光模块/光器件(调制速率大于25Gbps),芯片的成本占比约为60%左右。例如,全球数通光模块龙头中际旭创(公司主力产品为100G QSFP28,采用25G光芯片),整体光芯片及组件成本占比在50%左右。相较于电芯片,目前光芯片市场规模较小,分工程度有限,垂直一体化的IDM厂商市场份额超过50%。但伴随VCSEL芯片的消费电子市场打开,芯片市场规模加速扩展,分工程度有望提升,第三方代工模式逐渐兴起。

  以上是本人的一结关于这个问题的回答,根据本人学识与经历写成的,如有不成熟的地方望指正。同时,喜欢我的回答请给我点个赞和加关注吧。我衷心希望通过解答能够帮助到朋友们。感谢头条号,提供平台,生活有您更精彩,还希望您好分享评论出来共同讨论这话题。最后,真诚的祝天下的朋友们每时每时每刻无论工作生活都健健康康快快乐乐,家和万事兴,年年发大财,恭喜发财,谢谢!

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任正非在接受采访时提到将会在英国建立光芯片工厂。消息一出,很多网友可能会存在误解,华为这是要自研芯片技术,摆脱台积电的限制啊?其实不然。

华为的光芯片技术是光电子技术中的一种,主要应用于光通讯领域;

台积电代工的芯片属于集成电路的一种,主要应用于手机、平板等处理器产品。

我们一起来看看,华为在英国建立光芯片的具体情况吧!


  下面我们介绍光纤通信系统,我们先从单路的光纤通信开始,最早的光纤通信是光电混合的,它要把光信号由电来调制,调制我们这个发光二极管,或者是激光器,就是半导体激光器。使它发出的信号除了载波之外,还有一个被调制的信号在上面,把这个光波送到光纤里去传输。大概过了100公里左右,就需要加一个放大器,这个放大器在过去是电子的,要把光信号变成电信号进行放大、整形,我们叫中继器,然后由它再转成光信号发射出去。这边有个接受器,主要是有一个光电探测器,能够把光信号变成电信号,然后解开信号的载波,载波的信号。所以这个是光电光中继的,这样的一种数字通信系统。后来我们发展了光放大器,这是一个很重要的发明,这样就不需要经过电了,就是光 光 光的传输,这是单信道的光中继器的数字通信系统,其他部分都是很像的,都是一样的。

    风险提示

1、什么是光芯片?

根据世界半导体贸易协会的说法,全球半导体细分为四个领域:集成电路、光电子、分立器件、传感器。其中光电在占整个半导体产业的比例在7%~10%之间,华为在英国建立的光芯片工厂主要生产光电子通信芯片。我们关注度比较高的CPU、GPU、手机处理器等都是属于集成电路。

光芯片用于完成光电信号的转换,是核心器件,分为有源光芯片和无源光芯片。光芯片包括了激光器、调制器、耦合器、波分复用器、探测器等。在运营商的核心交换网设备、波分复用设备、以及即将普及的5G设备中有大量的光芯片。

  还有一种更加改进的就是环状的网络。中间还要除了这个OADM以外,对于外网要进行上下的工作,另外还要有一个中心站来控制,里边有一个路由器,这个电子学里边都有路由器。它就决定了你的光波向哪个方向走。这个中心站发出信号,分配这些配置这些光波,使它朝不同的方向去,送到不同的站点、结点。很多的网就是可以是很多的圆圈,很多的环状的网把它组成,这是很复杂的。我们可以把它分成三个层次,一个就是长途干线网,这个是远距离的。这个是城市里边一个大城市它有很多的光纤的用户,组成了一个城市网。另外还有到用户手里,比如一个单位、一个大楼,一个家庭,我们这里所用的叫本地就是接入网。有这样三个:长途、城域、本地网。这三个点之间要有连接,我们是用光交叉连接,叫OXC这么一个东西来把它连起来。就是一些光开关,要使得我们光纤可以每一个信道都可以通到另外其他的信道里边,可以自由交换。所以这些干线之间,这些大的城市之间,都要加上光交叉连接的网络。另外,到用户去我们要有上路下路,就是光分插复用器,叫OADM,蓝颜色的就是这样。每个用户都是需要有这样的东西,这就是我们现在光纤通信的一个网络情况。

    2、未来三年国内数通市场或将成为需求中心国内数据中心市场与北美差距较大,但增长迅速,国内ICP对数据中心的需求还远未得到释放。未来三年,BAT等ICP加大在数据中心领域的投资是大势所趋,国内数据中心将迎来新建升级浪潮,光模块需求有望向国内转移,形成公司中长期业绩快速增长的有力支撑。3、电信市场有望成为公司未来重要增量市场互联网流量呈现爆发式增长,电信运营商对光网络进行扩容升级是必然趋势。旭创当前业务主要来自数通市场,在光模块设计封装等领域中积累的丰富经验和先进技术,有助于其在运营商接入网等市场中拓展更多市场份额。

问:任正非提到的光芯片是什么技术?请各位专家解释下,谢谢?

  由于在现代信息技术当中,一些科学家们,做了很大的贡献,所以2000年诺贝尔奖物理学奖就奖给了现代光学技术的奠基者。把这个奖分成两半,一部分就授予发明半导体异质结构的两位专家,一个是俄罗斯约飞物理技术研究所的所长,Alferov;另外一位是美国加州大学UCSB分校的教授叫Kroemer,这是一部分,另外一半是奖给了集成电路的发明者,也是美国德克萨斯仪器公司的发明家,Kilby,这说明我们物理学界也非常重视现代技术的现代信息技术的发展。

    为了让投资者对全球光模块市场格局有个更清晰的了解,从而更有利于把握行业投资机会,国信证券通信小组历时三个月时间,对海外市场上最具竞争优势的六家光模块企业(Acacia、Finisar、Oclaro、Avago、AppliedOptoelectronics、Neophotonics)基本情况进行梳理。本文将简要介绍NeoPhotonics的基本情况,供各位投资者参考,有不足之处欢迎批评指正。

3、为何建立在英国?

1)方便出口到西方国家

将工厂建立在英国,那么英国工厂将会受到英国的监控,经过英国的监控的芯片方便在西方国家出售。中国本土也可以生产相关芯片,但是因为“安全”问题,可能只能在中国或者一些友好国家销售。

2)欧洲光芯片技术领先

在光芯片领域,欧洲具有领先的技术,早在2012年,华为就收购了英国集成光电子器件公司,该公司拥有全球领先的光电子研究实验室,大大提升了华为在光学研发领域的能力。

华为自建光芯片工厂,初期成本巨大,但是长远角度来看,是一个双赢的结果,将大幅减少供应商的依赖,同时在英国建厂,可以在一定程度上减少西方国家的顾虑。

目前芯片用的材料是硅,当发展到5纳米以下的制程后,这种材料无法满足工艺要求,就会被淘汰,寻找其它材料来取代。新型的光子材料极有可能用于芯片的制造,被称之为光子芯片。

  现代的工业是以信息技术为先导,也是最大的产业。20世纪下半年,信息技术发展很快,在我们的生活和生产当中,起到一个关键作用。大家都知道互联网是很重要的,我们可以通过互联网来传递各种各样的信息,可以进行信息处理,甚至于在我们的生活当中也广泛应用。但是现在的电子互联网它的速度不够快,我们常常感到上网有困难。为了改变电子互联网系统速度慢、信息量少等缺点,科学家门研制出了光纤通信互联网系统。光纤通信具有传输速度快、传递信息量大和保密性强等优势。过去的电子互联网就相当于一个羊肠小道,而这个光纤互联网就像是一个宽带的信息的高速公路。

    NeoPhotonics基本情况概述

2、光芯片是5G时代的关键技术

目前,国内企业只掌握了10Gbps速率及其以下的激光器、探测器、调制器芯片能力,高端光芯片领域与欧美国家落后1~2代,生产制造方面,光芯片流片严重依赖美国、新加坡等国。

在路由器、基站、传输系统、接入网等光网络核心建设中,光器件成本占比高达60%以上。光模块是5G最重要的一部分,要想在5G时代获得超额利润,就必须在上游芯片和核心器件布局和延伸。

  下面我们要说一下波分复用,特别是密集波分复用,它有什么优越性。它的优点是这样的,有这样三点,一个就是可以充分利用光纤带宽的资源。比如说我们对全波光纤它有400个纳米,间隔如果是25G赫兹的话,那么就可以容纳640个波长,一根光纤可以有640个信道,当然我们那个间隔要是再小,可以更加多。所以,这个光纤本身是有很大很大的潜力,我们要充分地挖掘,所以用这种WDM的形式,我们用单通光纤可以同时输送音频、数据、文字、图像等多媒体的信号。

    我们看好苏州旭创在光模块领域的领先地位,预计公司2017-2019年营业收入分别为28.19/52.44/78.03亿元,归母净利润分别为2.95/6.51/9.16亿元,2018-2019年对应的动态PE为43/30倍,维持“增持”评级,建议重点关注。

  下面我们介绍探测器。这样一个器件的作用,就是把光变成电,后来又进一步发展了具有放大能力的,不仅是转换,还有放大,叫有倍增区的,在这里。所以叫雪崩光电二极管。它也是把光信号变成电信号,但是它效率更高,下面讲光放大器,这里它的主要的原理我们简单地说一下。信号从这儿输进去,经过一个耦合器,这是可以说是两个波长,一个980的,一个1.5的,混到这里面去,然后放大。最后出来以前,给它滤波一下,把那些噪音信号去掉。中间还要加两个隔离器,隔离器的作用就是它只能一个方向传播,反的方向是不能传播的。这样是可以防止光源受到损害,这就是掺铒光纤放大器的一个简单的结果。

    1、光模块、光器件市场竞争加剧的风险;2、北美数通市场需求不及预期的风险。

  下面我们讲光交换器。光交换的系统,这里面所需要的器件,光开关,这个开关不仅是空间的开关,还有波长的转换。另外,还有上路下路的分叉复用,还有互联、开关互联。下面我们先讲光传输器件,这个图给出了DWDM系统,发射端的光器件。这里是有很多不同颜色的发光激光器,另外每一个激光器都要进行信号的调制,把信号载进去。还要调整它的光强,使它们都是很均匀的,一样的强度。然后要锁定它的频率。最后进入到合波器里边,然后再变成了一路光纤传输,中间要经过放大器,后面还有探测器,我们分别介绍一下。

    NeoPhotonics(NPTN)是世界领先的高速光通信网络器件、模块及子系统设计与制造商。公司前身为1996年成立的NanoGramCorporation,专注于纳米技术和相关产品应用的研发设计。2002年,公司更名为NeoPhotonics,并开始专注于通信产品的设计、研发与生产。NPTN全球总部设于美国加州圣荷塞,在美国、中国、日本、俄罗斯等地设有研发和生产基地。自2003年起,公司通过一系列战略并购,以获得在光子集成电路(PIC)及激光器技术的领先优势。2013年公司收购了日本LAPIS半导体公司的光器件业务部;2015年收购EMCORE公司的超窄线宽可调激光器业务;2017年向APAT出售接入及低速收发器产品线。在一系列并购重组过程中,公司不断进行垂直整合,具备为客户提供高速激光器和光模块的能力,聚焦高速光通信市场。

  最后我们的结论和大家说一下,实现信息高速公路的途径现在最好的途径是波分复用的光纤网络技术。光纤通信的发展趋势是从光电混合,向全光方向发展,光纤通信的发展方向,是往三网合一的全光网络方向发展。那个时候的网络就是光网,实际上就是光纤网。全光网的内容包括两部分,一个是光的传输,另外一个是光的交换。传输问题现在解决得比较好,基本上已经可以用了,但是要提高质量,降低成本。光的交换现在还没有解决。下一步,就是光纤通信的关键问题,在器件方面是光、全光的交换系统。光开关,是它的主要的部件。所以我们现在集中力量在研究光开关和全光交换器,在未来的光通信技术是需要高速的全光开关,现在还不需要很高。现在现有的电光器件或者这个磁光器件已经可以满足要求了,但是未来这个问题是要解决的。好谢谢大家。

    ASIC开发:可定制集成电路的设计和开发,用于高速光数字控制应用,包括信号处理等。将综合应用GaAs,SiGe和Si等多种材料。

  我们再谈谈波分复用的光通信系统。它是这样的,它是激光器有好多个,发出不同颜色的光,不同频率的光,然后把它用光的合波器,我们叫做WDM的这个器件,把这些光信号都合在一起,送到单根光纤里去。然后中间经过功率放大,线路放大,前置放大,一直到用户手里,这就是我们现在波分复用的光通信系统的一个原理。

    公司产品丰富,拥有集成电路一体化垂直集成能力,产品面向三大应用市场

  中国光通信的发展非常迅速,20世纪80年代上海首先铺设了一条1.8公里的数字光通信线路。20世纪80年代国家投资武汉邮电研究院,研制光纤器件。1995年到1998年,上海交大完成了九五项目,四个节点的全光城域网、实验网。20世纪90年代起,全国各地都普遍铺设和使用单路的光纤通信线路,现在是一直到农村,我们都可以看到光纤线路。2000年底中国网通公司建成了3400公里的波分复用的光纤通信网,2001年完成了863项目,中国高速示范网。2000年,国家自然科学基金资助了一个项目,中国高速互联研究实验网。目前,光纤通信系统已经进入到我国广大的城市和乡村,为人民生活和经济发展提供了便捷服务。哈尔滨工业大学教授李淳飞通过对光发射、光接受、光放大等技术的研究,向我们描述了利用互联网传递邮件、查找资料、收看电视、打电话的多功能前景。

    公司为电信、数据中心以及内容提供商提供100G及更高速率网络产品,能够满足远距离传输需求。而这些高速产品的核心依赖于公司的高级混合光子集成技术。公司领先的混合光子集成技术可以将数以百计部件集成于一块单独的晶片上,显著降低产品成本与尺寸,提高功效与可靠性。通过精准的物理特征的制作及定位,将所需功能与最佳性能的材料进行匹配。因此,公司可以集成出各式各样的光电器件,以满足客户个性化定制和高性能需求。此外,公司利用多材料平台优势,开发了从设计、集成到生产制造的工艺,创造出先进的高速集成解决方案,以满足设备商对不同产品和材质的需求:

  我们现在回顾一下,光纤通信发展的情况,技术上的情况,另外它发展的趋势。首先我们从数字通信开始,就是用脉冲编码,数字通信,开始是用的时分复用。时分复用就是在时间上,把光的信号分段传送,先后不同。开始是发展一次群,二次群三次群四次群,这都是指的速率,最高到了140M比特,这个是用的准同步数字系列。以后又有新的进展和技术上的进步,这样的话,可以使得传输的速率大大加快,从155M比特,一直到2.5G比特,还有10每秒GB。现在,单路的通信一般都是用2.5GB每秒,也可以达到10GB。但是再高就困难了,因为无论是电子的还是光子的,这些器件速度上不去,已经碰上了瓶颈了。所以怎么进一发展呢!我们就采取另外一条路,就是科学家们研究的结果,认为可以用不同的频率放在一个通道里边。这就叫波分复用单纤多通道,从4个通道,8个通道,16个通道,32个通道,一直到上百个通道。光纤通信发展的趋势是这样的,光纤传输这是没问题,解决了一个光的传输,就是信号的载波是光,而不是电了。这个已经解决了,下边还要向光交换,向交换这个问题上去努力。现在还是电子的交换就是打电话要有一个交换器啊还是电子的。现在正在研究光的交换器,这样就逐渐逐渐地变成全光化,充分发挥这个光的优点。还有一个趋势呢!现在我们知道计算机联网,有个数据网,另外我们打电话有个通信网,我们看电视有线电视网。这三个网将来都会把它合在一起,三网合一,这样的话我们有很大的方便了,光纤就很容易到户了。我们只要一根光纤既可以打电话,可以看电视,可以送E—mail,所有的对外的联系一根光纤解决问题,这就是光纤到户了。当然现在还没有实现,光纤网络在21世纪的战略地位是怎么样的呢?有一个日本专家做了一个预测,就是世界经济当中,行业基础设施排名这里有工业园区港口,高速公路,国际机场,光网络,从这个图可以看到,光网络将来会是最大的投资,最大的效益,最大规模的基础设施。

    砷化镓(GaAs):砷化镓是一种直接带隙III-V化合物半导体材料,由于其高电子迁移率,非常适合用于高速激光器和调制器的模拟集成电路驱动器,如制造VCSEL芯片、泵浦激光器芯片。

  今天我讲的题目是《光纤通信进展》。主要讲的内容,首先谈一谈光纤通信发展的历史,然后我们再介绍光纤通信一些关键技术,包括光纤及其特性,光纤通信系统,还有光纤通信器件。我偏重于光纤通信器件,最后我们给个结论。

    从盈利指标来看,受公司产品结构变化,毛利率略有波动,但基本保持在23%-29%之间,与同行业上市公司相比,处于行业中等水平。受公司业绩持续走低影响,股价也从2016年9月一路下滑至4.56美元/股,累积跌幅超过70%。目前公司剥离了盈利能力相对较低的低速产品线,聚焦高速率高毛利产品,进一步加强内部业务整合,股价略有回升。

  下面我们讲光交换器件。大家知道光信号,一个波分复用的信号进来,要进行解复用,这些不同的频率的信号,要进行交换。比如说我这个信道1要跑到信道4去,信道2要跑到信道6去,要进行交换,这个交换就是靠中间这个名叫OXC,就是光学交叉连接器。它就是一个开关阵列,光开关的阵列。所以这个开关阵列它的基本的器件是光开关,所以下面我们要讲光开关。光开关的应用有很多,一个是交叉互联系统,另外,分插复用系统。还有光路的保护监控,要切换,这也需要光开关。先来看看交叉互联这个网络,它的单元是开关,开关有很多种,我们介绍七种。一个是电光开关,它利用电光效应,加电场就会改变折射率,改变光的相位,是经过一个干涉仪的话就可以得到不同的传播方向。下面是一个马赫 陈德尔干涉仪,它也是用电来控制的。改变它的相位,使得相位差不同,原来从四口出来,就变成三口出来就实现了开关。刚才讲的是电光效应,现在我们讲热光效应。就是形式很像,但这两个臂上面加的是两个电极,它是靠加电流加热的办法使得折射率改变,温度升高,折射率变化。温度升到一定的程度,相位改变到一定程度,就从四换到三,开关转换,既是波长的转换,又是对某一个频道来讲,又是开关的转换。

评论:

  首先是半导体激光器,这个半导体激光器呢,有很多种,我这里只介绍两种。这个叫做FP型的,这是两个谐振腔,这两个腔是平行腔,是晶体的结,里面组成,一个前面一个后面,中间是放大介质,主要是PN结材料,这种激光器发射的光不够窄,它的频率不够窄,上面还有点小峰。频带比较宽,就不太理想。我们把这个反射器做一个改进,不是用两个镜子,而是用PN结,一端做上了周期性变化的一个光栅,这个折射率周期性变化。这样的话,这个光栅本身就是一个反射器,它是一个布拉克光栅,光在里面要来回地反射。最后,只能输出一个单纯的光,所以这个光就非常窄,一个单脉冲,这个是分布反馈激光器。

    重申中际装备核心投资逻辑:

  我们先谈光纤通信是怎么发展起来的。我们都知道,现代的工业是以信息技术为先导,也是最大的产业。20世纪下半年,信息技术发展很快,在我们的生活,我们的生产当中,起到一个关键作用。20世纪的信息技术,是有什么样的特点呢?它是以微电子学为基础,微电子学的发展,促进了信息技术的发展,它的关键技术是晶体管等电子器件。晶体管大家都知道是PN结形成的,有了晶体管以后,就有了开关,有了放大,有了调制各种各样的器件。把这些器件和这些元件集成在一起,就成为集成电路。我们电子计算机的芯片,就是集成电路组成的,集成电路做得越来越小,所以我们的计算机也就变得越来越小,而且速度越来越快。

    公司产品主要面向高速光通信网络(100G及以上)以及网络产品及解决方案(10G/40G)两大市场。细分来看,公司当前聚焦于高速相干通信、高速数据中心和传统网络三大解决方案,对应长途骨干网、城域网及数据中心三大应用市场。其中,高速光通信网络产品为公司主要收入来源。

  刚才讲的波分复用是WDM,现在经常又提到DWDM,这是什么意思呢?这是密集波分复用。密集波分复用什么意思呢?就是它这个波非常密,它的间隔很小,同一个光纤的窗口,信道间隔很小,这个叫密集波分复用。因为我们现在能够使用的是光纤放大器,它的频带是有一定的宽度,大概40纳米左右,正好是在C波段,所以我们在C波段就做成很密集的波的信号,这个波束的数量可以从8个到16个、到32个、到64个,再继续增多。这就随着技术的发展,间隔就越来越小。现在我们看一看,一个点到点的密集波分复用系统它的原理图。这里是很多信道,合在一起复用,然后放大,但是中间呢,我们可能要下载一个信号。比如说我们从哈尔滨发一个信号到广州,也许北京就要下载一个信号,另外北京还要送一个信号上去。可以下可以上,这个呢,我们叫做分插复用器,或者上路下路这样一个复用器。

  同时,电子通信也得到很大的发展,电子通信和电子计算机结合起来,就成了我们今天的电子互联网。大家都知道互联网是很重要的,我们可以通过互联网来传递各种各样的信息,可以进行信息处理,甚至于在我们的生活当中也广泛应用。但是现在的电子互联网它的速度不够快,我们常常感到上网有困难,所以要进一步发展通信网。到了21世纪,据我的理解,我的了解,光电子学将要有很大的发展。这是什么意思呢?就是把光子器件和电子器件放在一起,来组成一个光电子学的关键技术。这个技术呢,就是异质结结构和器件和光电子集成。异质结结构,就是PN结,大家都知道,就是N形P形半导体中间形成一个PN结。现在我们光电子器件,是采取不同的材料,做P形的或者N形的,所以叫异质结的结构器件。有了这个器件,我们就可以设计产生激光二极管,这就是作为光纤通信的光源。另外我们可以做砷化镓的快速开关器件,这样我们就可以做高速的计算机。将来的计算机我估计也会把光纤的技术放进去,就是光电混合的,我们就要做光子和电子器件的混合集成,所以叫光电子集成。有了这两个关键技术,我们就可以发展光纤通信和高速计算机,然后我们可以实现高速的光纤互联网,宽带的,就像是高速公路一样,有很多条线路,同时来可以开车,可以不受到阻拦。过去呢,电子互联网就相当于一个羊肠小道,而这个光纤互联网就像是一个信息的高速公路。

  我们先来谈吸收,光纤的吸收。大家知道光纤虽然石英透射率很高,但是它还存在着吸收,所以影响了我们传输的距离,吸收越小,传输就越远,放大器可以越少。这是一根实际测量到的一个光纤吸收的曲线,这个纵坐标是吸收,横坐标是波长。那么我们怎么会形成这样一个曲线的呢?这是因为在光纤里边有杂质,这些杂质造成了紫外的吸收和红外的吸收。另外还有它是一个波导器件,也有缺陷,另外就是瑞利散射分子的瑞利散射,也可以产生吸收。所以,在这些缺陷的包罗下,就得到了这样一条曲线。这个曲线有几个低的窗口,这里可以看到,这是低吸收的窗口,但是这里有一个吸收峰。我们看下面的图比较清楚,这是经过改进以后的一个光纤的吸收特性曲线。这个峰很不好,它是由于OH根,有人叫水根这样一种杂质在里边造成了一个吸收。其他有几个吸收的谷,就是吸收的窗口。所以,现在科学家们正在研究所谓全波光纤,就是它的带宽可以达到400纳米,从1250纳米到1650纳米这么宽都是低吸收的,就把这个峰啊给它砍掉,现在已经做到了,但是市场上还很少。

  我们从这张图上可以看到,这边是纵坐标是色散,横坐标是波长。对于过去那个常规光纤,就是1.31微米这个附近的这个波长的光纤我们开始把它零色散点设在1.31微米,这个叫做常规光纤。它的色散曲线是这样的,随着波长而变。以后我们发展了色散位移光纤,就是把它的零色散点,放在1.55微米这个地方,那么这样的光纤特性是这样的,在1.55微米附近我们都可以用这样的光纤,因为色散比较小。

  另外,光纤本身它的形状可能不对称,不会做得非常圆。另外,它有的时候要受到硬力,受到外界的磁场的干扰,这些因素就产生了双折射现象,就是两个偏振的方向相互垂直的模。它们传播的速度不一样,这就是双折射。这样就引起了偏振色散,所以色散可以分成这样几类。

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