Silicon Photonics
49 Prozent Wachstum pro Jahr
Silicon Photonics wächst rasant. Apple etwa setzt auf diese Technik, um Gesundheitsdaten auf Armbanduhren anzeigen zu können.
Allein der Markt für Silicon-Photonics-Transceiver, in dem Intel führend ist, wird laut Yole Développement zwischen 2021 und 2026 mit 25 Prozent pro Jahr wachsen. Insgesamt soll Silicon Phtonics sogar mit durchschnittlich 49 Prozent pro Jahr zulegen.
Denn Silicon Photonics erschließt sich immer neue Marktsektoren, etwa in LiDAR-Systemen und in der Medizintechnik. 2026 sollen laut Yole rund 1 Mrd. Silicon-Photonics-Dies verkauft werden.
Der Hauptmarkt für die Silicon-Photonics-Komponenten ist die optische Datenübertagung. »Luxtera – jetzt zu Cisco gehörend – hatte 2008 den ersten optischen Transceiver auf Basis von Silicon Photonics auf den Markt gebracht, heute erreicht der Umsatz mit Silicon-Photonics-Transceivern 581 Mio. Dollar«, sagt Dr. Alexis Debray, Senior Analyst von Yole.
Auf Basis der Silicon Photonics Plattformen lassen sich viele unterschiedliche Komponententypen für unterschiedliche Anwendungen entwickeln. Dazu gehört Genalyte, ein Start-up, das einen Immuntest auf Basis von Silicon Photonics entwickelt.
KVH Industries hat ein auf Lichtwellenleitern basiertes Gyroskop mit Silicon-Photonics-Elementen entwickelt, das für die in der Steuerung von autonomen Fahrzeugen Einsatz finden soll. Gerade hat KVH die neusten Inertial Measurement Units vom Typ P-1750 und P1725 vorgestellt, die Beschleunigungen messen und auf der eigenen patentierten »Photonic Integrated Chip«-Technik basieren. Laut Genalyte liefern sie eine zehn Mal höhere Genauigkeit als MEMS-basierte Sensoren.
Dr. Eric Mounier, Director Market Research von Yole, rechnet damit, dass Silicon Photonics sich künftig weitere vielversprechende Marktsektoren erschließen wird. Das drückt sich auch im Wert der Unternehmen aus, die auf dieses Technik setzen: Die kalifornische Aeva wagte im März den Gang an die Börse und wurde mit 1,7 Mrd. Dollar bewertet. Das Unternehmen hat ein FMCW-basierte (Frequency Modulated Continuous Waves) LiDAR-System entwickelt, das für den Einsatz in Autos und Consumer-Geräten konzipiert ist. Mit der FMCW-Technik und dem auf einem Chip integrierten LiDAR lassen sich laut Aeva Fußgänger über eine Distanz von 350 m und dunkle Objekte wie Fahrzeuge über eine Distanz bis 500 m deutlich zuverlässiger erkennen als mit Time-of-Flight-LiDAR.
Ebenfalls im März 2021 hat die 2013 gegründete Rockley Photonics angekündigt, im zweiten Quartal 2021 mit Hilfe des SPAC-Unternehmens (Special Purpose Acquisition Company) SC Health an die Börse gehen zu wollen, und strebt eine anfängliche Bewertung von 1,2 Mrd. Dollar an. Das erste Produkt ist ein mit Unterstützung von Apple entwickelter Farbmessgerät für Smartwatches. Auch nach dem Börsengang Merger bleibt Dr. Andrew Rickman CEO der Firma. Er war schon Gründer von Bookham Technology gewesen, dem ersten kommerziellen Silicon-Photonics-Unternehmen.
Die Plattform von Rockley erlaubt es, Lichtquellen, aktive und passive Komponenten sowie optische Koppelelemente auf einem Silizium-Die, dem Photonics-ICs, zu integrieren. Dieser Prozess, in dem sich auf dem Silizium-IC auch integrierten III-V-Elementen herstellen lassen, leitet sich von keinem existierenden CMOS-Prozess ab, läuft aber auf herkömmlichem Equipment, Spezialmaschinen sind nicht erforderlich. Ein eigens entwickeltes Schnittstellen-ASIC wandelt die Hochgeschwindigkeits-Datenströme in Signale, die das Photonics-ICs ansteuern und umgekehrt Signale von ihm empfangen. Die ICs werden zusammen mit den LWL-Komponenten auf einem Modul integriert. Zudem entwickelt Rockley die Sensor- und Sensorfusion-Algorithmen, sowie KI, um große Datenmengen in der Cloud analysieren zu können.
Apple arbeitet mit Rockley Photonics seit 2017 zusammen und ist der größte Kunde des Unternehmens. Bisher flossen in Rockley Investitionen in Höhe von 359 Mio. Dollar. Ziel ist es, über Silicon Photonics Module zu entwickeln, die biometrische Daten aufnehmen können. Dazu zählen die Sauerstoffkonzentration im Blut, die Konzentration von Alkohol, Laktat und Glykol. Das Projekt wurde auf den Namen »Clinic-on-the-Wrist« getauft und funktioniert auf Basis eines miniaturisierten Farbmessgeräts. Apple will die Apple Watch damit ausstatten.
Zu den weiteren Produkten, die auf Basis von Silicon Photonics entwickelt werden, zählen elektronische Nasen, optische Kohärenztomografie-Systeme (sie funktioniern ähnlich wie medizinische Ultraschallgeräte, basieren aber auf Licht statt Schall), Diagnosegeräte für die Erkennung von Erkrankungen am Herzen und an den Blutgefäßen. Außerdem wird das Gebiet der optischen Transceiver weiterwachsen, beispielsweise, um in Datenzentren verschiedene High-Performance-Computing-Elemente über Lichtwellenleiter zu vernetzen.
Intel, mit einem Marktanteil von 53 Prozent auf dem Sektor der optischen Transceiver eines der führenden Silicon Photonics-Unternehmen, hat in wenigen Jahre bereits 3 Mio. 100G-Transceiver ausgeliefert. Mit Hilfe ihrer CWDM4-100G-Technologie kann Intel als erstes Unternehmen der Welt bereits Distanzen von 10 km überbücken.
Insgesamt wächst das Ecosystem rund um Silicon Photonics, die Zahl der Foundries und Packaging-Unternehmen nimmt zu, genauso wie die Zahl der Unternehmen, die Module auf Basis von Silicon Photonics entwerfen.
