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2025年雷射科技趨勢、挑戰與創新
2025年雷射科技趨勢、挑戰與創新
        2025年雖然才剛開始,但是已經有許多需要關注的重點,像是美國川普上任後新變局、歐洲的動盪局勢,以及各種衝突對供應鏈的影響。在產業方面,汽車製造正在經歷重大變革;同時,半導體產業的前景略為樂觀。不過,仍有許多公司對自身的未來感到憂慮。預測未來固然具有挑戰性,但同時也有新技術的出現,並且市場的焦點正逐步轉向新的一年。在這篇文章中,將探討幾個值得在2025年關注而與光電科技息息相關的趨勢,包括:雷射材料處理市場、雷射核融合的獲利前景,以及半導體製造的現狀。

雷射市場現況

        根據Optech Consulting的分析,2024年全球雷射材料處理系統的市場規模約為230億美元。經過2024年第四季的最終調整後,這個市場相較2023年創下的235億美元紀錄略有下降,2024年只有較小的市場有成長,而北美和歐洲的需求下降,中國市場趨於平穩。」按應用領域劃分,市場成長從宏觀加工轉向微加工。曾經疲軟的雷射微加工設備需求在2024年有所回升;相反,切割系統市場已連續兩年下降,而由於中國電動車市場的成熟,焊接設備的市場成長趨緩。
展望2025年,Optech Consulting預計,市場趨勢在年初可能會保持穩定:微加工領域會繼續保持強勁成長,但加工領域依然疲軟。換句話說,市場未來的走向仍充滿變數。更重要的是,市場趨勢有可能會隨著時間的推移而改變。

人工智慧推動光電技術進入半導體領域

        光電技術革命性地改變了電信和資料傳輸。若沒有光纖來傳輸資料,如今的網際網路根本無法運作。可是,這些光纖的終端卻往往是在電腦或路由器的背面。由此產生的問題已經存在了很長一段時間,那就是:光電技術什麼時候能夠進入到印刷電路板(PCB)層級,甚至是晶片層級?
而今,數十億美元的資金已經投入到那些推動光電技術進入PCB和晶片層級的公司,像是重要半導體廠商如TSMC推動矽光子的封裝架構,這個領域的進展似乎正加速。如今的關鍵問題是:這項技術究竟能發展到什麼程度?
 
        最終目標是將光電技術帶到處理器層級。多年來,光子處理單元(PICs)被視為「下一個大事」,但目前看來,業界似乎更傾向於將焦點轉向積體電路內的光互連技術。
2024年10月,Google Ventures對波士頓的新創公司Lightmatter投資了4億美元。該公司開發普通晶片間的光學互連。根據TechCrunch的報導,Lightmatter的光子互連技術目前可達30-Terabits的速度,並且其光纖架構可以讓1024個GPU在專門設計的機架中同步工作。Lightmatter的市值已達44億美元。
此外,其他一些公司(如Ayar Labs、Xscape、Celestial AI)也在積極研究光互連技術。2024年12月,位於矽谷的Ayar Labs獲得了1.55億美元的資金,旨在加速其封裝光學互連技術的大規模生產。投資者包括AMD Ventures、Intel Capital和NVIDIA。Ayar Labs的光子晶片由GlobalFoundries使用其Fotonix工藝(300毫米矽晶圓)進行生產。該公司目前已經開始運送數千個樣品,並將AI基礎設施視為主要應用領域,同時也在測試其在無線通信、航空航天和雷達領域的應用。需要指出的是,這些光互連技術目前主要應用於資料中心等專業結構,而非消費電子產品。

雷射核融合:如何實現商業化 

        2024年10月16日,《紐約時報》報導稱,「渴求能源的亞馬遜、谷歌和微軟轉向核能。」谷歌預計將於2030至2035年之間,從小型模組化核反應爐(SMR)獲得多達500兆瓦的電力。亞馬遜則投資了5億美元開發SMR。這些行為,僅代表這些公司對能源需求的渴望,和實現碳中和願景的其中一小部分。
然而,這不禁令人想到,何時才會看到雷射核融合技術商業化?恐怕不會是很快的事。一些雷射核融合新創公司在2024年進行了投資回合,但這些金額大多僅為兩位數的千萬美元。這些資金足以建造一個新的雷射設施,但遠遠不足以建設一個雷射核融合試驗設施。
雷射核融合仍需要更多的基礎研究,尤其是對於雷射核融合過程的選擇問題、能夠產生更多能源的雷射過程,以及能夠大量生產的目標設計,依然存在許多未解答的問題。就目前的進展來看,首先需要比目前更大、更高效的泵浦雷射。其次,我們將需要能夠承受長時間高功率、高能量和高強度操作的光學元件,這些光學元件必須超越我們目前所擁有的任何技術。
在德國,幾個政府和私人企業投入資金開發雷射核融合電力站,其中一個名為「DioHELIOS」的項目,將集結最頂尖的雷射二極體技術專家,開發更高效的雷射二極體及其製造技術。產業方面,TRUMPF、Jenoptik、Laserline和ams OSRAM等公司將參與其中。研究方面,Fraunhofer雷射技術研究所(ILT)和Ferdinand-Braun研究所(FBH)也將貢獻力量。該項目的目標是開發出功率達兆瓦級、成本低於每瓦1分錢的雷射泵浦模組。
另一個計畫「PriFUSIO」則專注於光學元件,參與者希望在整個供應鏈中建立持久耐用的雷射光學元件技術,包括光柵、鏡面、基片和塗層。這些新技術的進展將是光電領域值得關注的重要方向,並可能為相關企業帶來顯著的商業機會。

        以上是2025年值得關注的光電科技領域之一。未來的進展無可預見,技術、趨勢、投資等方面都將持續變化,希望我們能從中獲得更多的創新與突破。