信息光子技术发展与应用研究报告（2024年）-98页_2mb

信息光子技术发展与应用总结

一、总体发展态势

信息光子技术是光子学与信息科学的交叉领域，涵盖光采集、光连接、光算存和光呈现四个方向。在微电子技术发展放缓的背景下，光子技术作为“后摩尔时代”新支撑，具有高带宽、低能耗等独特优势，并在6G、人工智能、生物医疗等领域展现出广阔前景。

二、光连接研究进展

• 高速率需求驱动：数据中心及智算中心对光模块速率要求持续提升，800G/16Tb/s模块逐步商用，相干光技术向城域与短距下沉。
• 技术多样化发展：空分复用光纤与空芯光纤成为容量倍增路径，片上/片间光互连（CPO/OIO）是核心研究热点，助力降低能耗和延迟。
• 场景扩展：应用场景从陆地延伸至卫星通信、车用总线、水下可见光等，市场规模预计2027年可达1.2万亿美元。

三、光算存应用突破

• 光计算架构：光电混合计算为主流，重点发展光神经网络（ ONN ）与实时训练算法，可加速AI推理并应对低精度需求。
• 存储技术演进：新型光存储器如相变材料与钙钛矿方案在高速存内计算方向探索，与传统电存储互补。

四、光采集与呈现趋势

• 光采集：车载激光雷达向全固态演进，生物医疗集成光传感与柔性传感技术融合，分布式光纤可用于长距结构健康监测。
• 光呈现：显示技术多路径发展，LCD与OLED保持主流地位，Micro-LED、激光显示等新兴技术加速商业化。成像技术向非视域/超分辨方向拓展。

五、光电融合与集成制造

• 协同优化：光电融合从功能协同向硬件集成深化，硅基光电子与III族化合物半导体异质集成为核心技术路线。
• 集成平台发展：光子集成正处于中小规模商用阶段，未来将向晶圆级光互连（如2.5/3D封装）演进，材料体系多元化成为方向。

六、产业展望

• 细分领域对材料、器件、算法需求不断扩大，光子材料逐步从成熟期转向成熟+成长混合阶段。
• 国际竞争加剧，中国在Micro-LED、激光显示等领域具备优势，需加强“政产学研用”协同，构建自主产业生态。
• 2030年光连接将进入T级别速率时代，光算存体系助推算力跃升，通感一体网络、感算融合芯片等成为突破方向。