信息光子 開辟“後摩爾時代”新賽道

吳冰冰

中國信息通信研究院技術與標準研究所主任工程師，高 級工程師。從事信息光子領域的關鍵技術、國際國內標準、測試驗證、發展戰略和政策支撐等研究與推進工作；參與多項省部級、IMT-2020(5G)推進組研究課題，牽頭撰寫並發布多份產業皮書；曾任中國信息與電子工程科技發展戰略研究中心專 家委員會特聘專 家，2023年榮獲中國通信標準化協會科學技術獎二等獎，2025年榮獲中國通信學會科學技術獎二等獎。

 

劉璐

中國信息通信研究院技術與標準研究所高 級工程師，北京大學博士。長期從事光模塊器件、光計算、光互連、矽基光電子等信息光子領域相關研究，參與撰寫並發布多項研究報告、標準制定與科技專項等工作。

 

謝俊傑

中國信息通信研究院技術與標準研究所工程師，北京郵電大學碩士，長期從事光通信、光傳感、光顯示等信息光子領域相關研究，牽頭和參與多項專題研究報告的撰寫和國內外通信標準制定。

第一篇　洞察：信息光子成為全球競爭熱點 1

第1章　信息光子整體發展概述　2

1.1　信息光子概念範疇　2

1.2　市場規模與成熟度　5

1.2.1　市場規模　5

1.2.2　發展階段　8

 

第2章　全球主要國家戰略布局　12

2.1　全球整體　12

2.2　主要國家及地區　16

2.2.1　美國　16

2.2.2　歐洲　17

2.2.3　日本　19

2.2.4　韓國　21

2.2.5　中國　23

 

第3章　關鍵技術體系與核心發展引擎　26

3.1　關鍵技術體系　26

3.2　核心發展引擎　30

3.2.1　信息光子對人工智能發展支撐　30

3.2.2　人工智能對信息光子提質增效　34

 

第二篇　認識：重點細分領域發展現狀與趨勢　37

第4章　光連接領域研究與應用進展　38

4.1　整體分類與發展趨勢　38

4.2　高速率光收發技術　39

4.2.1　光收發模塊分類　39

4.2.2　相幹光收發模塊　44

4.2.3　直調直檢光收發模塊　46

4.2.4　新型線性光收發模塊　49

4.2.5　核心芯片器件　53

4.3　大容量傳輸交換技術　54

4.3.1　頻譜擴展　54

4.3.2　空分復用　58

4.3.3　空芯光纖　60

4.3.4　全光交換　63

4.4　芯片級光互連技術　67

4.4.1　光電共封裝（CPO）片間光互連　67

4.4.2　光輸入輸出（OIO）片間光互連　71

4.4.3　片上光互連　74

4.5　產業規模與應用場景　77

4.5.1　全球市場規模　77

4.5.2　空間光通信應用場景　78

4.5.3　車載光通信應用場景　84

4.6　未來五到十年的發展路標　88

 

第5章　光算存領域研究與應用進展　91

5.1　基本概念與發展歷程　91

5.2　光計算軟硬件技術　93

5.2.1　技術體系　93

5.2.2　硬件方案　94

5.2.3　軟件算法　99

5.2.4　與其他新型計算比較　101

5.3　光計算典型應用場景　103

5.4　光計算產業發展現狀　106

5.4.1　產業生態與競爭格局　106

5.4.2　國內外重點企業進展　110

5.5　光存儲研究應用進展　113

5.5.1　技術體系　113

5.5.2　傳統光存儲　115

5.5.3　新型光存儲　117

5.5.4　應用探索　127

5.6　未來五至十年發展路標　128

 

第6章　光采集領域研究與應用進展　130

6.1　整體分類與發展趨勢　130

6.1.1　基本分類方式　130

6.1.2　產業鏈關鍵環節　134

6.1.3　市場競爭格局　136

6.1.4　典型應用領域　138

6.2　車載激光雷達技術　140

6.2.1　發展背景與需求　140

6.2.2　基本原理與分類　142

6.2.3　系統結構及芯片器件　143

6.2.4　標準化現狀　145

6.2.5　市場規模　146

6.2.6　發展趨勢　147

6.3　生物醫療光傳感技術　148

6.3.1　基本原理與分類　148

6.3.2　發展趨勢　151

6.4　分布式光纖傳感技術　153

6.4.1　基本原理與分類　153

6.4.2　系統結構與特性　154

6.4.3　核心芯片器件　159

6.4.4　應用場景　162

6.4.5　產品能力　166

6.5　未來五至十年的發展路標　168

 

第7章　光呈現領域研究與應用進展　170

7.1　新型顯示技術路線　170

7.1.1　基本分類　170

7.1.2　LCD　171

7.1.3　OLED　175

7.1.4　Micro-LED　181

7.1.5　激光顯示　185

7.1.6　電子紙顯示　189

7.1.7　矽基微顯示　191

7.2　應用場景　194

7.2.1　車載顯示　194

7.2.2　可穿戴設備柔性顯示　197

7.2.3　虛擬現實用近眼顯示　198

7.3　市場規模與競爭格局　199

7.3.1　市場規模　199

7.3.2　競爭格局　200

7.4　光成像研究應用進展　202

7.4.1　夜視能力提升　203

7.4.2　分辨能力提升　204

7.4.3　視見範圍提升　206

7.4.4　速度局限提升　208

7.4.5　可見光範圍提升　210

7.5　未來五至十年的發展路標　211

 

第8章　材料工藝共性基礎研究與產業進展　213

8.1　材料　213

8.1.1　光子材料　213

8.1.2　工藝原材料　217

8.2　光子集成　223

8.3　仿真設計軟件　226

8.4　制造工藝　231

8.4.1　Ⅲ-Ⅴ族外延及芯片　231

8.4.2　矽基光電子芯片　234

8.4.3　氮化矽芯片　240

8.4.4　薄膜鈮酸鋰及芯片　242

8.4.5　異質集成　243

8.4.6　異構/混合集成　247

8.4.7　光電單片集成　248

8.4.8　玻璃基板　251

8.4.9　巨量轉移與微轉印　253

8.4.10　MEMS　256

8.4.11　微納光學　258

8.5　制造模式　259

8.6　未來五至十年的發展路標　260

 

第三篇　融合：交叉融合成為新型技術範式　265

第9章　跨領域融合研究與應用進展　266

9.1　計算/連接/存儲一體化　266

9.1.1　光算連一體化　266

9.1.2　光存算一體化　268

9.2　通感一體化　270

9.3　通顯融合　274

9.3.1　成像光纖顯示系統　274

9.3.2　基於Micro-LED的光互連　276

9.3.3　基於LCoS的顯示通信技術　278

9.4　感算融合　279

 

第10章　光電融合研究進展與產業影響　281

10.1　發展背景　281

10.2　概念範疇與分類　285

10.3　國內外布局　289

10.4　發展趨勢　291

 

第四篇　展望：信息光子未來發展前景可期　293

第11章　技術與應用展望　294

 

參考文獻　299