近日，中国信息通信研究院发布《信息光子技术发展与应用研究报告（2024年）》。报告指出，“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。 “信息光子”横向包含光采集、光连接、光算存和光呈现四大细分领域；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。 其中在光连接方面，持续向高速率、大容量、多场景等方向演进。 高速率方面，早期由城域和干线电信网络引领驱动，迭代速度较慢，约10年更新一代。当前，在人工智能的驱动下，数据/智算中心互联成为最主要应用场景，市场规模约为电信网络的1.5-2倍，早期为3-4年更新一代，也是在AI影响下，迭代周期将进一步缩短。 目前，直调直检光连接当前处于800Gb/s速率,其中基于单通道100Gb/s的800Gb/s光模块基本成熟，基于单通道200Gb/s的800Gb/s、1.6Tb/s光模块加速研发，预计未来1-2年进入1.6Tb/s速率，2030年3.2Tb/s将走向规模应用。 干线网络相干光连接当前处于单波400Gb/s，预计2030年主流应用将达到单波800Gb/s，2035年后进一步向单波T+b/s挺进。同时，相干技术由干线/城域向百km及以内中短距应用下沉，预计2030年将达单波T+b/s。 另外从基础光电芯片的角度，业界将始终瞄准最少通道的技术方向，已开始向100GBd及以上光电芯片平台演进升级。
同时在材料方面，III-V族、硅基光电子、薄膜铌酸锂等竞相发展，光子集成、先进封装技术也在加速演进。 大容量方面，频谱扩展是短期内提升系统容量的有效方式，在干线和城域网络中，随着单通道速率由100Gb/s提升至400Gb/s，12THz C+L即将迈入规模部署。未来5-10年将进一步通过更宽频谱拓展、空分复用系统和空芯光纤等方式实现传输容量提升。
另外，波长选择开关（WSS）、阵列光开关（OCS）等全光交换技术以大颗粒交换提升系统容量。未来2-3年，WSS将实现32维C+L波段一体化、OCS将实现300-500端口；未来5年，WSS将实现48/64维、OCS将实现1000端口。 应用场景方面，陆地光通信由电信网络、行业专网和数据中心互联等传统领域向智算/超算互联、算间互联、工业互联网等领域扩展，并进一步由陆地向空间、水下、车内、以及芯片级等范围延伸，助力构建空天地海一体化协同网络，应用领域和连接范围不断扩展。 具体而言，在空间，激光通信可为星-星、星-地之间提供高指向性、高带宽连接手段；在水下，可见光通信将成为继声波、射频之后的又一重要水下连接技术；在车内，车载光总线将成为车辆电子化、智能化连接技术极具竞争力的选择。 报告还指出，随着数据/智算中心的快速发展以及5G-A/6G持续推进，光连接需求不断增长，并逐步由模块或板卡极光互连向片间/片上光互连演进。
片间光互连以光电合封（CPO）和光输入输出（OIO）为研究热点。CPO低功耗的特性有助于数据中心绿色升级，根据博通数据CPO系统功耗相较可插拔光模块可降低50%以上，另外硅基光电子集成方案成为CPO主流路线，目前CPO产业链由交换机巨头牵引，国内外标准体系也已经初步建立。OIO是算存架构中的重要互连方案，产业链由计算巨头牵引，标准研制尚处初期。
片上光互连方面，大规模集成电路需要高密度、长距离布线，引发带宽、能耗、时延等瓶颈问题，片上光互连可支撑实现大量长距通道，若扩展至整个晶圆，则可实现晶圆级光互连网络。其研究重点包括光子器件、交换机制、拓扑结构和路由算法等，目前处于发展早期阶段。 技术演进趋势之外，报告指出，Omdia数据显示，2023年全球光连接用光器件（包含光模块及芯片）市场规模约124.07亿美元，在数据/智算中心互联等需求驱动下，2024年市场规模将显著增长。 从区域分布来看,市场增长动力主要来源于北美，谷歌、英伟达在人工智能集群中已规模部署800Gb/s光模块、即将迈入1.6Tb/s时代；亚马逊、Meta即将部署800Gb/s光模块。我国已开始400Gb/s光模块批量部署，800Gb/s应用尚处探索阶段。在全球光模块器件企业市场份额方面，我国企业与美国平分秋色，多家企业位列全球TOP10。
