Sueuel 光電匯OESHOW

2025年02月14日 17:01 上海

前兩天，光電匯編輯介紹了2025西部光電展上呈現(xiàn)的幾項(xiàng)重要技術(shù)進(jìn)展（2025美國西部光電展上，脫穎而出的光學(xué)技術(shù)），獲得了業(yè)內(nèi)高度關(guān)注。那么作為實(shí)際參與者，又看到了西部展上哪些熱議的話題，聽到了哪些大咖的觀點(diǎn)？我們編譯整理了Photonics的特約編輯Andreas Thos觀后感，讓我們一起看看光子技術(shù)正在如何重塑行業(yè)格局。

一、技術(shù)變革與人際信任的雙重奏

本次展會上不僅有精彩紛呈的科學(xué)報(bào)告，還有近1400個公司參展，規(guī)模宏達(dá)。社交互動始終是展會的核心所在。與許久未見的老友重逢敘舊，結(jié)識志同道合的新朋友，無論是過去還是現(xiàn)在，這始終都是人們不惜投入大量資源前來參會的重要動力。

對于眾多企業(yè)而言，參展設(shè)展同樣也是為了借助這一平臺拓展人脈、增進(jìn)交流?；仡櫼咔槠陂g的經(jīng)歷，我們深刻認(rèn)識到，虛擬會議雖能在一定程度上滿足溝通需求，但永遠(yuǎn)無法替代面對面握手交流所帶來的真實(shí)感與親近感。

面對面的交流互動，是建立信任的基石，而信任則是未來一切成功合作關(guān)系的根本，無論是商業(yè)領(lǐng)域的合作，還是科研項(xiàng)目的協(xié)同攻關(guān)，概莫能外。在當(dāng)前政治局勢日趨緊張的大背景下，正是憑借專家們彼此之間深厚的信任，才使得他們即便在政治立場上存在差異，也依舊能夠攜手共進(jìn)，持續(xù)開展合作研究。

在Andreas Thos看來，在全球自由貿(mào)易與合作面臨政治壓力的情況下，維持跨國界的信任似乎是個很有價(jià)值的理念。此次展會期間，還舉辦了自行車之旅、SAP德國之夜、Optica雞尾酒會等社交活動。最令人稱奇的莫過于Minna畫廊的即興演奏會——十位光子學(xué)專家化身樂手演繹經(jīng)典，在臺上盡情跳舞，就連一位知名的德國公司CEO都參與進(jìn)來了。人們可能在政治觀點(diǎn)上存在分歧，但當(dāng)大家一起盡情狂歡時(shí)，這些分歧就會退居幕后。

Minna Gallery為Photonics West與會者舉辦了一場晚間即興演奏會。圖源：Andreas Thoss

二、光子學(xué)"半導(dǎo)體化"：產(chǎn)業(yè)鏈的范式革命

談及高科技領(lǐng)域最具影響力的發(fā)展趨勢，人工智能與大數(shù)據(jù)無疑占據(jù)著領(lǐng)先地位。然而，在這兩大領(lǐng)域中，能耗問題卻成為亟待攻克的關(guān)鍵難題。集成光子解決方案作為應(yīng)對能耗挑戰(zhàn)的有力手段，已引發(fā)廣泛的關(guān)注與深入探討。但要讓這些方案在實(shí)際應(yīng)用中充分發(fā)揮效能，就必須將其深度融入半導(dǎo)體制造工藝體系之中。

歐洲光子學(xué)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（EPIC）組織的“光子制造優(yōu)化與規(guī)模化峰會”揭示了光子行業(yè)明確走向。Physik Instrumente（PI）的光子學(xué)負(fù)責(zé)人Scott Jordan更是精準(zhǔn)地用 “光子學(xué)的半導(dǎo)體化” 這一極具前瞻性的術(shù)語，對這一發(fā)展潮流進(jìn)行了高度概括與總結(jié)。他深入剖析并生動展示了光子學(xué)正沿著半導(dǎo)體曾經(jīng)走過的成功路徑穩(wěn)步前行，逐步邁向新的發(fā)展階段。

展望2025年，光子學(xué)的 “半導(dǎo)體化” 進(jìn)程具體將體現(xiàn)在哪些方面呢？

首先，在光子學(xué)組件的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，規(guī)?；瘮U(kuò)張與工藝自動化升級將成為核心任務(wù)。其中，對準(zhǔn)工藝不僅是主要的成本驅(qū)動因素，更是近期技術(shù)創(chuàng)新的重點(diǎn)攻堅(jiān)方向。正如Scott Jordan所闡述的那樣，并行化技術(shù)（例如在陣列對準(zhǔn)領(lǐng)域的應(yīng)用）將成為有效降低成本的關(guān)鍵路徑。緊隨其后的，是大力推進(jìn)產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的完善與發(fā)展，積極推動自動化測試技術(shù)的廣泛應(yīng)用以及 “一次成功” 制造流程的全面實(shí)施。令人意外的是，Scott Jordan卻認(rèn)為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定在一定程度上會抑制創(chuàng)新活力。而在Andreas Thos看來，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)恰恰是推動整個產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?、可持續(xù)發(fā)展的重要支撐與保障。

關(guān)于先進(jìn)測試技術(shù)，EXFO業(yè)務(wù)部門總監(jiān)Leo Y. Lin提到了一個近期頻繁被提及的行業(yè)估算數(shù)據(jù)：在電子領(lǐng)域，芯片價(jià)值占比高達(dá)90%，而測試、組裝和封裝（TAP）環(huán)節(jié)僅占10%；反觀光子學(xué)領(lǐng)域，情況則截然不同，TAP環(huán)節(jié)占比高達(dá)80%，芯片制造僅占20%。

關(guān)于光子集成電路（PIC）生產(chǎn)過程中的測試技術(shù)細(xì)節(jié)，他有以下幾個見解：

1.行業(yè)迫切需要高效的測試手段，以實(shí)現(xiàn)對大批量晶圓的精準(zhǔn)表征與有效驗(yàn)證。

2.晶圓級邊緣耦合技術(shù)與高性能測試方法，對于準(zhǔn)確識別已知合格芯片（KGD）、從源頭確保產(chǎn)品質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。

3.借助單一軟件接口，能夠?qū)崿F(xiàn)從 CAD 文件到數(shù)據(jù)分析的全流程自動化操作。

4.充分運(yùn)用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，可有效預(yù)測并提前規(guī)避不良電路問題。

Leo Y. Lin的觀點(diǎn)與當(dāng)前行業(yè)內(nèi)的最新發(fā)展態(tài)勢高度契合。就在西部光電展展前一周，半導(dǎo)體行業(yè)巨頭格芯（GlobalFoundries）重磅宣布，將在紐約州北部投資7億美元建設(shè)一座硅光子學(xué)工廠。其中，5.75億美元將專項(xiàng)用于其先進(jìn)封裝和光子學(xué)中心的建設(shè)，該中心除承擔(dān)封裝任務(wù)外，還將具備先進(jìn)的組裝與測試功能，助力產(chǎn)業(yè)升級。

三、光計(jì)算時(shí)代即將來臨？

隨著集成光子學(xué)供應(yīng)鏈的持續(xù)演進(jìn)與完善，行業(yè)內(nèi)對芯片層面新型光子解決方案的探索熱情愈發(fā)高漲。近年來，部分初創(chuàng)企業(yè)將研發(fā)重心聚焦于光子處理器領(lǐng)域。而近期，研究熱點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)移至光子互連技術(shù)，旨在突破處理單元之間的數(shù)據(jù)傳輸瓶頸，提升數(shù)據(jù)傳輸效率。

在這一發(fā)展趨勢之下，德國初創(chuàng)公司Q.ANT卻另辟蹊徑，全力推廣一種完全基于光子技術(shù)的處理單元。Q.ANT背后由通快集團(tuán)（TRUMPF group）提供資金支持，具備雄厚的發(fā)展實(shí)力。該公司在量子傳感器領(lǐng)域歷經(jīng)探索與積累，成功實(shí)現(xiàn)了從創(chuàng)意構(gòu)思到產(chǎn)品落地的轉(zhuǎn)化。此外，公司還曾涉足量子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的研究，但為了專注于更具市場需求的項(xiàng)目，暫時(shí)擱置了這一研究方向。

Q.ANT期望通過自主研發(fā)的光處理單元，在芯片層面將人工智能系統(tǒng)的能耗降低30倍，為解決人工智能領(lǐng)域的能耗難題提供創(chuàng)新方案。

公司創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官M(fèi)ichael F?rtsch透露：“我們制定了詳細(xì)的發(fā)展路線圖，目標(biāo)是在兩年半內(nèi),在人工智能特定任務(wù)處理能力上超越圖形處理單元（GPU）?！盦.ANT的原生處理單元作為一款模擬計(jì)算機(jī)，同時(shí)也是新型人工智能加速器，能夠?qū)⒛芎慕档投噙_(dá)30倍，展現(xiàn)出強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢。Q.ANT在技術(shù)研發(fā)過程中融合了多種先進(jìn)技術(shù)，其中薄膜鈮酸鋰更是作為核心技術(shù)，有望成為大多數(shù)光子集成電路（PIC）研究人員夢寐以求的 “殺手級應(yīng)用” 技術(shù)，引領(lǐng)行業(yè)變革。

四、備受矚目的核聚變，商業(yè)化應(yīng)用還有多遠(yuǎn)？

在過去的兩屆光子學(xué)西部展上，激光核聚變一直是備受矚目的熱門話題。在今年的激光應(yīng)用與系統(tǒng)工程會議（LASE Conference）上，Constantin Haefner就核聚變發(fā)展路線圖中應(yīng)涵蓋的關(guān)鍵基準(zhǔn)問題發(fā)表了深刻見解。他指出，當(dāng)前亟待明確核聚變發(fā)展過程中面臨的科學(xué)、技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)等多方面瓶頸，構(gòu)建完善的供應(yīng)鏈體系，并妥善解決相關(guān)監(jiān)管政策問題。

他強(qiáng)調(diào)：“挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存，核聚變領(lǐng)域的每一項(xiàng)挑戰(zhàn)，都孕育著巨大的創(chuàng)新機(jī)遇與成功可能。未來核聚變發(fā)電廠市場的需求規(guī)模，將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出目前全球光學(xué)和激光組件的生產(chǎn)供應(yīng)能力?！?/p>

此外，激光核聚變研究領(lǐng)域的傳奇人物、初創(chuàng)公司Longview Fusion Energy Systems的創(chuàng)始人Ed Moses還帶來了振奮消息：基于NIF實(shí)驗(yàn)成果的聚變電站規(guī)劃藍(lán)圖已更新，他設(shè)想未來核聚變發(fā)電廠能夠?qū)崿F(xiàn)每秒15次發(fā)射的高效運(yùn)行。在靶材選用方面，鉛將取代金，塑料外殼將替代珍貴的鉆石球，通過這些創(chuàng)新舉措，有望將每個靶材的成本大幅降至 0.25美元。他表示，“我們是目前唯一一家掌握相關(guān)物理實(shí)證的企業(yè)?；谶@一堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，我們堅(jiān)信在未來十年內(nèi)，激光核聚變技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)重大突破并投入實(shí)際應(yīng)用?！?/p>

盡管Andreas Thos對國家點(diǎn)火裝置（NIF）所取得的成就深表欽佩，但在核聚變技術(shù)的發(fā)展前景上，其仍持有相對謹(jǐn)慎的態(tài)度。截至目前，尚未有研究成果能夠證明壁插效率大于1，同時(shí)，我們也尚未見到達(dá)到所需規(guī)模的二極管泵浦激光系統(tǒng)。在實(shí)現(xiàn)核聚變技術(shù)廣泛應(yīng)用這一宏偉目標(biāo)之前，還有諸多關(guān)鍵問題亟待深入研究與解答。

值得欣慰的是，目前已有多個項(xiàng)目積極投身于構(gòu)建核聚變所需供應(yīng)鏈的工作當(dāng)中。以德國為例，一系列相關(guān)項(xiàng)目，如致力于研發(fā)效率更高、成本更低的二極管激光器項(xiàng)目，已成功獲得政府資金支持。無論核聚變技術(shù)最終能否如期實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，這些更高效、更廉價(jià)的二極管在眾多領(lǐng)域都將擁有廣闊的應(yīng)用前景與巨大的實(shí)用價(jià)值。