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42.5亿欧元！欧洲八大集成光子公司呼吁进一步扩张行业规模
当地时间2023年11月7日，欧洲最大的集成光子公司在埃因霍温举行的PIC峰会上宣布了一项新提案。
——一群首席执行官（CEO）向欧盟委员会提交了一项42.5亿欧元（45.4亿美元）的计划，以支持集成光子行业的增长。该行业对于高速互联网、数据安全、自动驾驶汽车和量子计算等应用至关重要。
欧洲最大的八家集成光子学公司的首席执行官向欧盟委员会连接总司副司长托马斯·斯科尔达斯（Thomas Skordas）、连接总司人工智能和数字产业处处长露西拉·西奥利（Lucilla Sioli）以及微电子和光子学部门主管维尔纳·施泰因霍格尔（Werner Steinhögl）提交了一份计划，旨在建立一个富有弹性的欧洲光子集成电路供应链。
该计划要求欧盟在八年内提供42.5亿欧元的资金，并提出了一系列建议，以使欧洲集成光子行业成为全球领先企业，并有能力自主向欧盟客户供货。计划书中提及的光子集成电路（PIC）为制造更小、更快和更节能的设备打开了大门。如今，光子集成电路已被应用于一系列创新领域，包括电信和数据通信、自动驾驶汽车、量子通信和农业。
该小组指出，欧盟的制造能力水平较低，对亚洲的过度依赖威胁着欧盟的经济安全和复原力。目前，只有不到6%的磷化铟和氮化硅PIC是在欧盟制造的，全球组装、测试和封装能力中只有不到4%在欧洲。此外，荷兰光子生态系统PhotonDelta的研究表明，竞争国家正齐心协力收购专用集成电路技术和资产，并寻求在供应链中的欧盟中小型企业中参股。
该提案提出了一系列建议，包括：
- 为欧洲InP和SiN PIC产业规模的生产能力提供超过20亿欧元的奖励。
- 为欧盟的PIC中小型企业提供工业级PIC测试和实验设施 (TEF)，这些设施部分仿照商业生产线，采用最新的商业晶圆加工设备和工具，并符合相关的工业标准晶圆尺寸。
- 设立2亿欧元的工业PIC“制造供应链”恢复基金，以支持加强联系和最大限度降低脆弱性所需的投资。
- 提供3.6亿欧元的基金，通过提供设计带出刺激应用开发，从而在硬件测试的基础上创造和验证工业光子设计IP 。 - 促进和激励垂直集群与欧洲PIC生态系统之间的合作。
在今年4月和Photonics21联名出台的一份报告《集成光子学白皮书》中，欧盟就强调了布局光子产业链的重要性：欧盟有关专用集成电路的主要政策驱动力与欧洲设想的地缘政治地位有关，欧盟努力争取对相关技术主权，并据此通过有针对性的IPCEI计划和《欧洲芯片法》等投资于研发和工业制造功能。
事实上，欧盟此前已将光子技术指定为一项战略技术，并根据今年4月通过的430亿欧元《芯片法案》将其列为潜在资助领域，但目前尚不清楚光子技术实际得到了哪些资源的投入。
今年6月，欧盟启动了一项耗资4800万欧元、为期3.5年的硅光子技术商业化项目——photonixFAB。该项目由硅芯片代工厂X-FAB牵头，诺基亚、Nvidia、Ligentec、imec和CEA-Leti等大公司，将致力于推动光子产品创新，同时为大批量生产铺平道路。
从上述计划中可以清楚地看出，欧洲工业规模的集成光子供应链的各个环节都正在精心布局，而且，现在正是时候。
美国和亚洲在商用PIC工艺方面都比欧洲领先一步，这已不是什么秘密。欧洲企业在半导体开发方面一直处于领先地位，但后来，相关生产大部分都转移到了亚洲。
欧盟内部的集成光子系统研发活动水平很高。然而，其他系统的研发量仍然很小。最近，英特尔宣布将在德国马格德堡市建设一座先进的硅工厂，意法半导体与全球晶圆代工厂合作，在法国新建一座300mm工厂，以推进FD-SOI生态系统的发展。光子集成电路的情况更为分散，欧洲生态系统中有许多中等规模的公司，而通过多次合并/收购产生的几家大公司（Coherent、Broadcom、Cisco、Accelink 等）则位于美国和亚洲，一些垂直整合的光子元件制造商（如 Lumentum 和 Coherent）则在英国和瑞士维持批量晶圆制造。
在半导体制造设备方面，美国公司在五个主要制造工艺设备类别（沉积工具、干/湿蚀刻和清洗、掺杂设备、工艺控制和测试仪）中合计占全球市场份额的50%以上。同样，在光刻工艺的重要设备（光刻胶处理市场），日本也占据了90%以上的份额。另一方面，欧洲公司ASML在制造7纳米以下先进节点所必需的EUV光刻机方面几乎占据了100%的全球市场份额。欧洲公司在III-V外延技术（包括 MOVPE（Aixtron）和 MBE 技术）方面的领先地位也至关重要。
一般来说，集成电路的制造和集成过程分为两个级联步骤：1）前端（基于晶片的）制造 ；和2）后端，与共同集成和共同封装有关（在晶片切割/切割后 制造设备、制造设备和计量设备与这两个领域相关。在这一领域，新型制造和计量流程的制造设备供应商包括Ficontec、IMS、Salland Engineering、Ettenplan、Aixamtec。
集成光子学的另一领域、欧洲EPDA生态系统历来是一个协作性很强、联系紧密的社区，为提供工具间的互操作性铺平了道路，从而为设计人员带来了最佳价值。欧洲EPDA供应商的这种协作性质可以使欧洲公司在紧凑型模型和电路模型的标准化方面发挥领导作用。但目前，由于缺乏这种标准化，代工厂很难提供复杂的紧凑型模型库，设计人员也很难在电路级创建IP。因此，这增加了设计人员的开发时间和公司投资电路级IP的风险。如今，大型EPDA供应商并没有积极开展标准化合作：这既是对设计公司（IP来源）的威胁，也是对欧盟设计软件供应商的威胁。
集成电路（IC）的封装是一门艺术，也是一门科学，其目的是在坚固、受控的外壳（通常是密封的）中保护和利用易受攻击的光子和电子组件，保护性封装可以处理与其应用相关的危险热、机械和化学条件。因此，先进封装被认为是实现新型混合架构的关键技术，在这种架构中，硅电子元件需要与磷化铟、硅光子、氮化硅或铌酸锂平台上的光子解决方案相结合。
因此，必须对光子行业给予坦率而明确的支持，因为除了数字基础设施之外，光子行业还对欧洲经济和公民产生直接影响。
此次，提出全新提案的Smart Photonics首席执行官Johan Feenstra表示：“光子集成电路有能力改变众多行业。它也是一些最令人兴奋的新技术发展的基础。目前，欧盟的光子集成电路产业蓬勃发展，但由于没有批量生产、测试和封装能力，其产业很容易受到全球事件和竞争国家政策的影响。”
“我们的提案概述了欧盟在未来十年可以采取的一系列切实可行的措施，以确保集成光子学产业的持续增长和安全。仅需40多亿欧元，我们就能建立起我们的供应链，并确保这个有能力在未来几十年中每年创造数千亿欧元收入的行业的未来。”
今年年初，知名管理咨询公司麦肯锡曾发表报告文章显示，光子学支持的系统设备已经在消费者、企业和政府组织中获得了广泛使用，其相关产品的全球市场价值达1.4万亿美元。到2025年，光子学系统市场预计将增长到近2万亿美元。
这种增长得益于原材料以及激光器、传感器、光学器件和其他光子学组件的发展。尽管目前其规模还比较小，但基于几个大趋势，包括自动化程度的提高以及数字化和云计算的爆发，光子学组件市场将迅速扩张。这其中，可扩展性是相关架构走出实验室、走向实际应用的重要标准，因此，基于集成平台的光子设备备受关注。
从材料（包括硅、二氧化硅、氮化硅、铌酸锂等）或制造技术（包括飞秒激光写入、光刻等）来看，集成光子平台具有多样性。多样化的平台使各种光子元件成为可能，它们具有三维性、高紧凑性、超快调制和强非线性等特点。然而，很难在单一平台上实现所有独特的器件。混合或异构集成可能是解决之道。与其他光子平台不同的是，激光写入二氧化硅与其他光子材料的集成大多仍难以实现。可行的方案可能包括高精度粘合和三维纳米打印。
尽管技术困难重重，但各种集成光子计算机制已被提出并广泛应用于各行各业。相关领域包括：
- 高性能计算，既有系统内光互连，也有针对神经形态和量子计算等新计算模式的光解决方案。
- 农业食品和自然资源，利用基于光子技术的各类传感器检测和测量潜在有害分子和物质的含量。
- 安全和安保/关键基础设施监测，监测民用基础设施物体的状况：桥梁、高架桥、隧道、铁路和公路建设，以及管道、发电厂和风力涡轮机等关键基础设施物体。
- 工业传感与自动化，利用各种微型光子传感器和成像系统，测量各种气体、液体和固体材料的成分、薄膜厚度、表面形状和粗糙度，以及距离、速度、加速度、温度、压力和更多数量。
- 健康与福祉：医疗光学成像（例如，高度集成因而相对较薄的内窥镜）、光子生物传感器和对病人健康状况的持续监测，以便在早期阶段检测疾病或在医疗环境之外持续监测疾病的发展。
- 移动与空间，未来的移动概念需要先进的环境传感技术，特别是激光雷达系统的组件。
- 消费电子产品，尤其是AR/VR/MR系统。
当下，许多国内外厂商正积极布局光子技术。事实上，集成光子学已经成为了许多经典技术的核心：从光通信到生物传感器、激光雷达和数据中心光纤互连。在这些市场中不断增长和新兴的应用，都得益于集成光子解决方案，这些解决方案采用不同的集成技术，将电子、核心光子学、无源光学和其他技术结合到小型化系统中。
除了技术进步之外，要从原理验证原型过渡到量子实验和应用中使用的成套可部署系统，更需要投资和发展一个可持续的光子生态系统，将跨学科研究人员、科学家和工程师、基础设施和测试平台以及联邦、学术界和私人合作伙伴汇聚在一起。
——上述技术进展及其产业生态将有助于进一步提高集成光子平台的可扩展性，并为大规模光子计算铺平道路。
参考链接（上下滑动查看更多）：
[1]https://www.reuters.com/technology/european-photonics-chip-companies-call-45-bln-eu-funding-2023-11-07/
[2]https://www.eetimes.eu/a-silicon-photonics-supply-chain-for-europe/
[3]https://www.xfab.com/news/details/article/x-fab-leads-eu-funded-consortium-to-industrialize-the-european-silicon-photonics-value-chain-1
[4]https://telecom.economictimes.indiatimes.com/news/devices/european-photonics-chip-companies-call-for-4-5-bln-in-eu-funding/105053825
[5]https://www.eenewseurope.com/en/european-photonics-firms-seek-e4-25-billion-support-package/
[6]https://www.smart-systems-integration.org/system/files/document/White_Paper_on_Integrated_Photonics_-_EPoSS__Photonics21_-_ONLINEVERSION.pdf
[7]https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsphotonics.2c01543
[8]https://www.mckinsey.com/industries/semiconductors/our-insights/imperatives-for-photonics-companies-in-the-next-wave-of-growth#/
[9]https://www.wileyindustrynews.com/en/news/call-eu-support-building-resilient-supply-chain-pics
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