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中国信通院发布《信息光子技术发展与应用研究报告(2024年)》

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@小白创作中心

中国信通院发布《信息光子技术发展与应用研究报告(2024年)》

引用
搜狐
1.
https://www.sohu.com/a/840078989_121124361

在信息技术领域,光子是与电子并驾齐驱的基础性支撑技术,具有广泛应用潜力,在未来网络、高性能计算、智能感知、新型显示等领域前景广阔,有望成为新质生产力的强劲引擎,对改造升级传统产业、培育壮大新兴产业、前瞻布局未来产业具有重要意义。同时,在微电子集成电路发展趋势放缓背景下,光子技术不追求工艺尺寸的极限缩小,有望通过光电融合等新方式开辟“后摩尔时代”新赛道。

2024年12月20日,中国信息通信研究院(简称“中国信通院”)正式发布《信息光子技术发展与应用研究报告(2024年)》。该报告对信息光子的总体发展态势、重点细分领域、光子材料与基础工艺、光电融合的最新研究与应用进展等进行了系统分析,研判未来五到十年发展趋势,并提出推动我国信息光子技术产业高质量发展的意见建议。

报告核心观点

  1. 概念范畴方面,“信息光子”是光子学与信息科学的交叉领域,将光子作为载体,通过操控光子实现信息的获取、传递、处理和呈现。横向包含光采集、光连接、光算存和光呈现四大细分领域,贯穿信息生命周期全过程;纵向包含核心光子芯片器件和材料、模块级产品、系统级产品,并进一步赋能上层各类业务及应用,价值链不断延伸。

  2. 发展阶段方面,信息光子整体处于多样化发展阶段,光通信、光存储、光采集、光呈现等传统方向已规模部署,并不断向更高性能、更多场景应用等下一代路径发展演进;同时,芯片级光互连、光计算、新型存储等新兴方向涌现,新范式不断构建,在信息化全域的重要性更加凸显。

  3. 四大细分领域方面

  • 光连接持续向高速率、大容量、多场景等方向演进。AI影响下速率迭代周期缩短,即将迈入T+b/s时代,并通过频谱拓展和新型光纤等实现容量提升;
  • 基于光电混合架构的专用模拟光计算为研究热点,在处理神经网络推理等涉及大量运算工作负载、且不需要精确解的特定任务时,可作为协处理器为电计算“补充加速”;
  • 光采集基于多元化应用场景,逐步向大规模、多功能、高精度、微型化、低成本、高可靠的集成式和分布式方向演进;
  • 光呈现多技术方案并行发展,未来几年预计仍将以LCD和OLED两大技术路径为主线,Micro LED、印刷OLED、集成化、三维化等成为新重点。
  1. 共性基础方面,光子材料多体系并存,光子集成正处于转向规模发展的关键节点,制造工艺与先进封装是布局重点。其中,硅基光电子在集成度、大规模低成本制造方面具备优势,未来以硅基光电子为基础平台、采用不同材料的异质异构集成极具发展前景。与微电子集成电路CMOS相比,光子集成在工艺流程和复杂程度上相似,但在功能结构单元、材料体系、标准化程度、发展规律和提升维度等方面差异明显。

  2. 交叉融合方面

  • 一是信息光子各细分领域由单一领域独立发展向多功能融合化演进,加速系统级创新与新应用裂变,构建“计算+连接” “存内计算”“通感一体”“感算融合”等新范式;
  • 二是光电融合成为后摩尔时代重要选项,不仅在扩展摩尔方向锋芒初露,在超越CMOS方向亦有诸多可能性。
  1. 意见建议方面,我国及美、欧、日、韩等全球主要经济体均高度重视光子能力构建,为推动信息光子技术产业高质量发展,需加强战略研究与统筹规划、提升创新能力与产业基础、深化生态建设与应用牵引,促进多方要素形成合力,“政产学研用”各类主体共同打造融合式创新。

报告目录

  1. 信息光子技术总体发展态势
  • 信息光子是光子学与信息科学交叉领域
  • 全球主要经济体高度重视光子能力构建
  • 市场规模稳定增长,发展阶段各有差异
  1. 光连接领域研究与应用进展
  • 高速率是光连接领域最核心的发展诉求
  • 多样化技术方案助力传输交换容量提升
  • 产业规模持续增长,应用场景不断泛化
  • 片间和片上芯片级光互连成为研究热点
  • 未来十年功能性能与应用范畴日益拓展
  1. 光算存领域研究与应用进展
  • 光电混合架构占据主流,算法不断优化
  • 应用需找准定位,实用领域将不断扩展
  • 产业生态尚不成熟,布局重点出现转移
  • 存储性能不断提升,距离实用道阻且长
  • 未来将向集成、融合、泛在等趋势演进
  1. 光采集领域研究与应用进展
  • 光采集技术向集成化与分布式双向演进
  • 车载激光雷达路径多元化集成趋势明显
  • 生物医疗光传感前沿方向正在广泛探索
  • 分布式光纤传感是长距场景的理想方案
  • 未来十年关键指标与成熟程度不断提升
  1. 光呈现领域研究与应用进展
  • 新型显示领域多条技术路线并行发展
  • 数字时代新型显示应用场景不断拓展
  • 新型显示市场空间广阔我国保持领先
  • 成像技术从多维度突破人类视觉极限
  • 未来五到十年LCD和OLED仍为主线
  1. 跨领域交叉融合研究与应用进展
  • 计算+连接+存储新范式推动算力扩展
  • 通感一体化光网络协同架构正在构建
  • 感算融合全光智能技术研究正在开展
  1. 材料工艺共性基础研究与产业进展
  • 光子材料多体系并存且处于不同成熟阶段
  • 光子集成正处于转向规模发展的关键节点
  • 集成制造和先进封装是光子集成布局重点
  • 垂直整合、细化分工等多种制造模式并存
  • 各材料体系与异质异构集成工艺同步演进
  1. 光电融合研究进展与产业影响
  • 光子与电子技术呈现协同互补融合关系
  • 光电融合包含功能协同和硬件一体维度
  • 后摩尔时代重要选项深远影响产业格局
  1. 信息光子技术与应用前景展望
  • 细分领域发展迅速应用场景进一步拓展
  • 技术产业发展需要政产学研用协同推动






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