光学的“纳米尺度”进化，将拉开“消费光子”的序幕

目前最为可行的发展方式，是融合光学与半导体工艺，用半导体的思路做纳米级光元件。

单个晶体管到集成电路的进化，直接了促成人类信息革命的爆发，拉开了消费电子的序幕，造就了近50年来无数的科技奇迹和无数伟大的企业。基于对半导体行业长期发展的统计，半导体行业归纳出了所谓的“摩尔定律”——集成电路上可容纳的晶体管数量大约每隔18个月便会增加一倍，性能也随之翻倍。

但伴随着摩尔定律走向极限，摩尔定律正画出一条完美的“S曲线”走向天花板：电芯片的工作原理，是通过操纵器件（晶体管、电阻器以及电容等）中的电子来传递信息。但当器件达到纳米级时，电子产生隧穿效应，使得电子不容易受控，这对器件来说是致命打击。所以有专家称，操纵电子的极限已经逐步来临，不能再单纯通过缩小器件尺寸、提升集成度来增强性能。 

和电子不同，光子具备并行、高速的特性。光路在空中交叉传输又互不干扰，同时光计算具有天然的并行性，可以在一个时段内同时进行多路计算，且自身能耗非常低，以目前方兴未艾的人工智能来看，通过光子可以瞬时的实现卷积运算。也就是说，从未来科技发展与应用来看，光计算是有望代替电计算，演化为下一代高性能计算处理器。

但一直以来，对于“光机电算”四大工程领域中，光的体量不及电之万一。从C端应用来看，光学的实现主要局限在几何光学的设计理论范畴与冷光学的工艺制造范畴，比如镜片、成像等，精度停留在亚毫米和微米级的范畴；从B端应用来看，光通讯领域最快的见证了“光”代“电”的趋势，硅光子技术正逐步的使得光与电在加速融合。从未来趋势来看，我们相信，在不久的将来：

1.基于其物理特性，光必然会从“传输”领域逐步向“感知”领域、向“思考”领域逐步进化 ；

2.伴随光进入计算的范畴，光学的理论实践将从几何光学向波动光学、甚至更深远的粒子光学升级；光学的工艺制成将从一直以来的冷加工向革新的工艺升级；

3.光学组件的成本在终端的比重会超过50%；

4. 正如集成电路的兴起引领了消费电子的浪潮，光学的进化也将拉开“消费光子”的序幕。

回溯消费电子的发展历程，“纳米尺度”与“规模性低成本”是集成电路技术使得电子进入消费级的两大特征。与之类似，“消费光子”序幕的真正拉开也必将伴随这两大特征的诉求。纵观目前光学的发展现状：以硅光子技术为旗舰的有源光学近年来发展迅猛；但反观体量更大、与消费级更息息相关的无源光学却依然停留在传统的“冷光学”体系 –元件尺寸、精度受工艺限制，导致应用局限。

实现“消费光子”，意味着光学也需要从微米精度踏入“纳米尺度”、需要从精度越高成本越高的单体制成踏入“极大规模性低成本”制成，意味着在需要“晶圆”层面上实现光学设计与制成。

晶圆级光学是消费光子的基石性领域。晶圆级光学使得光学可以在精度提高一个数量级的同时将成本下降一个数量级，进而使得众多新兴的需求和商业价值成为可能，包括3D深度成像与无人驾驶、AR/MR显示、芯片间短距离全光传输、医学影像、航空军工、自动化安防等。比较典型的应用如3D深度成像。