Y8T316 闲聊几句薄膜铌酸锂
铌酸锂最近很热闹，以前也写过不少技术细节，在光通信调制器技术解析里也做过铌酸锂做调制器的原理，结构，以及与其他材料的调制器对比，比如InP、SiPh硅光集成、钛酸钡BTO等等。
今天闲聊几句，
对技术研究的热情，美国起步较早，中国研究热度持续增长
英文专利的分水岭有两个年度，一个是2001年，另一个是2020年。
互联网是在199x开始的，基于互联网的应用逐步开始产业化，光纤通信1984年产业化，通信细分领域的光模块是1995年开始全球细分产业化，开始从核心网骨干网向城域网拓展，从投资角度看，2000年是投资热潮，是技术研究热情高涨的时期，之后就进入破裂期，2001年进入谷底。
这个时期有利有弊
弊端很明显，初创企业没有投资，破产，大企业没有订单，裁员，咱行业经历过那段日子的，几乎都是资深人士了。
优势也很明显，泡沫破了，能留下来的需求就是真正的需求，是订单，是产业的核心，有能力的人留下，适合产业的技术留下了，产业真正的规模制造业也开始了。
中国在光模块/光器件的制造业优势就从那个时期开始越来越明显，WTD（现在并入光迅）之前是中美合资企业，这个时期迅速收回股份，2004年成为100%中国企业， 海信宽带是从2003年从美国回到中国，Finisar（现在叫相干）2004年在中国建厂，华工正源2001年成立，武汉昱升（光器件全球最大代工厂）2001年成立....
美国这个专利趋势在2020年又有一个拐点，这一年我们都懂的。全球疫情对通信的需求是增长的，但同时产业所需的资金又是受限的。
这个现象和2001年相比，同样是需求增长，同样是投资陡降，美国对铌酸锂的技术热情则相反。
出现这种巨大的对比反差，可能存在的两个因素，或者是这个技术没有前景，或者是技术有前景但主要的技术人才的分布不再是美国，而是中国了。
看下中国对铌酸锂技术的研究热情
看下对比。
技术研究是必须的，因为只有深入的分析，讨论，才能知道技术的优势与劣势，这是基础。
对产业而言，则略有不同，产业的发展是好多因素的平衡
首先得有需求来带动市场的增长
其次，市场有需求，是满足市场需求的技术有很多，光模块中调制器，有直接调制的、有电吸收调制的，也有电光调制的，电光调制器中，有磷化铟的，有硅光集成的，有铌酸锂体结构的，也有铌酸锂薄膜结构的，这些技术存在pk
第三，可靠性，对特定场景来说，能满足需求的技术可能有很多种，那么这些类的技术哪个能有产业成熟度和可靠性，也很重要。
研究，不仅仅是性能和工艺的研究，还需要考虑在产业严苛的各种温度环境，湿度环境，周边空气成分（比如沿海地区的盐份）...中能不能长期正常工作,
这一关在很多初创企业早期不明显，但能不能活下来，对企业未来发展极其重要。
第四，成本，包括早期成本与未来低成本的发展趋势。能满足前三条，可能还剩下几种技术，那么要PK的就是成本和成本潜力了。
即使从理论上，某个技术比其他好一些，但产业是一个性价比权衡的的现象，并不是要技术最好的那一个，而是刚刚好能满足技术（包括可靠性）的前提，略留一点余量后，去挑选那个成本最低的方案。去跟踪和扶持哪些具有更低成本潜力的方案。
之后，这个技术在产业有了生存的基础。那么接下来就要考虑，是不是自己碗里的菜
能做这种技术的人很多，公司也很多。
哪些公司能留下来，能在市场竞争激烈的状态下还能拿到订单，哪些人能留下来，在整个市场趋于饱和时，还能依靠这个技术挣来一份工资，这些都存在巨大的不确定性
要居安思危
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分割线
再说一点技术
铌酸锂用在光通信，最大的优点是电光系数比较高，比磷化铟InP要高很多，硅没有直接电光系数。也就是电场并不能改变硅的折射率。
这是铌酸锂产业化的基础。
可反过来看，铌酸锂又不是电光系数最高的那一个。
那么铌酸锂占据了很长一段高速调制器市场的因素，是铌酸锂比钛酸钡的可靠性要高，钛酸钡的居里点很低，在不到200℃就改变性质了。
铌酸钾的居里点也比铌酸锂要低。
也就是铌酸锂虽然性能不是最最好的，如果加持了产业的可靠性因素，才有了市场化的机会。
机会也是有窗口期的。
铌酸锂的电光系数很好，但是做个整个系统而言，需要的是全系统都能提高性能，好，铌酸锂的制造工艺让它的光斑直径在10μm左右，导致调制电极拉的很开，要几十个μm，电极的带宽不够。
铌酸锂带宽足够，可电极拖了后腿，拉低了整个调制器的带宽。
这时候磷化铟InP出来了，InP的电光系数虽然比不上铌酸锂，可好在半导体能做的很小，光斑的直径在1-2个μm，能让电极近一些，调制电极的带宽能提升，InP+金属电极的综合带宽提高了。
铌酸锂当初的产业机会，是如何赢得钛酸钡和铌酸钾的，现在InP就是如何赢得铌酸锂的。
对InP来说，综合带宽比铌酸锂体材料要高，适合高速调制，其次InP除了能做调制器，还能做探测器，还能做激光器，体积还很小。
这优势可比铌酸锂强多了呀，选择铌酸锂做调制器，OK，没问题，那其他功能也是需要的，还得让InP来帮忙，干脆一起让InP做了不好么。
接着，硅出来了，
InP当年解决的是射频带宽的问题，因为InP的光斑比铌酸锂（体材料）要小，允许电极靠近一些。
这个理由，同样适合硅光，InP的光斑直径1-2μm，硅（薄硅）的光斑直径0.5μm，比InP还小，允许电极更更近一些，射频带宽就更大了呀。
硅光的难处是什么？它没有电光效应。
人家磷化铟说，虽然我的电光效应很小，比铌酸锂小很多，可我的综合实力更强啊。
硅没有电光效应啊，怎么参与这场游戏，改变是从载流子开始的，硅利用载流子的色散效应实现了间接的电光调制，用电场改变载流子浓度，再根据载流子浓度不同，硅的光学折射率也跟着改变的特性，实现了间接调制。
硅的难题解决了，那么硅和InP的区别在哪里？
硅的工艺更成熟，人家是用在集成电路的，市场规模是几千亿的级别，InP的市场规模连硅的1%都达不到。工艺成熟度是不一样的。
硅是单元素，InP是化合物，二者的成本也不一样，硅更低。
虽然硅光的性能不咋好，比不过InP和铌酸锂，但是综合的性价比更好。早期的成本降不下来，可长期的潜在成本具有更低的优势，这就需要一个市场推动力，数据中心光模块对提高集成度/高频小尺寸的需求，是硅光产业化的分水岭。
这个时候，铌酸锂有了新的说法
早期的铌酸锂光斑直径10μm，磷化铟小一些，硅更小一些，现在铌酸锂说，我也可以降低光斑，降到1-2μm，这总可以了吧。
怎么降？借助硅基衬底，二氧化硅的加持。
在铌酸锂上下分布二氧化硅就能压缩光斑，从而拉近电极的距离，提高电场，降低电极尺寸，提高射频带宽。
要想在铌酸锂上下分布二氧化硅，就得把铌酸锂做薄。
铌酸锂是软脆陶瓷。就像糖，糖块好做，糖片（糖画）就难了。铌酸锂做成薄片是很多方法，现在常用的是微汽化，先离子注入，然后让注入的这一层汽化，很薄的一层薄膜就能剥离，剥下来后粘在硅基板上。
为什么粘在硅基板，而不是InP呢，因为硅便宜，硅上形成氧化硅也很容易，铌酸锂要利用氧化硅来压缩光斑。当然优先选择硅了呀。
这个时候就更有意思了。薄膜铌酸锂要和InP与硅Pk谁更小，还需要硅的帮助。
PK群，变成了InP派，纯硅派、硅+薄膜铌酸锂派
都说自己的综合实力更强，InP比纯硅的性能好，但成本和可靠性不占优势。
纯硅的性能不好，但好在工艺简单，性价比高，可靠性高。
硅+薄膜铌酸锂，又细分两类，一类是硅与薄膜铌酸锂结合只做调制器，利用薄膜铌酸锂更好的性能优势的，另一类是利用硅做相位热调/探测器等+薄膜铌酸锂做电场相移的综合型的。这两大类的劣势都在于产业还不成熟，将来能不能在产业占领一席之地，又回到分割线之前讨论的，能不能在产业需求期，突破产业瓶颈，找到其他技术所不具有的那个特定优点，找到一个产业窗口。
