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下一场AI竞争在硅光技术。

近期，美国芯片代工巨头格芯（GlobalFoundries）完成了对新加坡硅光子企业AMF的收购，此举不仅巩固了其深耕多年的技术布局，更旨在整合出一个拥有200mm制造平台的全球顶级硅光子生产巨头。

图源：格芯官网

无独有偶，产业链上的关键玩家们纷纷以战略行动“加码下注”：Marvell豪掷重金收购Celestial AI、AMD将美国初创公司Enosemi收入囊中、联电则与欧洲研发巨头imec携手，争夺硅光先进制程的制高点。

与此同时，中国的产业力量正以一套独特的“国家队+民营企业”协同创新模式快步跟上。2025年9月，国家信息光电子创新中心正式发布了全国产化的12寸硅光全流程套件，首次实现了从设计到封测的全流程标准化闭环。

芯片制造龙头企业大干快上、国家队发布硅光芯片标准化技术流程。至此，AI光模块将会新增一条技术路线，产业链也有望形成新的商业生态，毫无疑问，AI硅光技术的春天确实来到了。

目前，业界已达成共识，硅光技术是解决AI数据中心“带宽墙”和“功耗墙”的必然选择。2025年1.6T可插拔硅光模块进入规模化商用元年、2026-2027年CPO（共封装光学）可开启商业化，未来则向3.2T等更高速率迭代。

01

硅光技术

硅光技术（Silicon Photonics）是一种结合半导体制造工艺与光学器件的创新技术。其利用硅基材料和CMOS工艺在芯片上集成激光器、调制器、探测器、无源器件、电芯片等光电器件，实现光信号的产生、传输和处理。

（1）硅光技术发展现状

实际上，硅光技术在AI领域大火，离不开全球AI领头羊——英伟达。

早在2025年3月，英伟达就推出了旗下首款以共封装光学（CPO）技术打造的硅光子网络交换器Spectrum-X。

据称，Spectrum-X采用了基于硅光的光电联合封装技术，是业界率先落地的1600Gb/s的CPO以太网络交换机，为AI数据中心提供了高性能、低延时、低功耗、高可靠性和易部署及管理的网络解决方案。

图源：NVIDIA官网     Spectrum-X Photonics网络交换机

英伟达此前披露，Spectrum-X交换机已迎来头部科技客户。

其中，甲骨文将利用Spectrum-X交换机建造千兆级AI超级电脑；Meta将为旗下Facebook开放交换系统平台推出基于英伟达Spectrum Ethernet建置的交换器。

事实上，硅光技术已迈入商业化爆发的临界点。

据SEMI中国总裁冯莉在SEMI中国硅光委员会首次会议中指出，全球算力的需求每3-4个月翻一番，硅光芯片与光电融合技术正成为突破传统电子芯片性能瓶颈、构建下一代信息基础设施的关键路径。

（2）硅光技术原理

其实，硅光技术的核心是“以光代电”。其核心流程包括电光转换（磷化铟连续波激光器产生连续光波）、信号调制（电信号转换为光信号）、波导传输（光传输的“高速公路”）、信号检测（锗硅探测器利用光电效应将光信号转换回电信号）、以及路由处理（主要由阵列波导光栅（AWG）等无源器件实现光信号的复用和解复用）。

具体而言，硅光是在硅基芯片上集成光子器件与电子器件，用激光束代替电子信号传输数据，从而突破传统电子互连在带宽、功耗和延迟方面的瓶颈。

（3）硅光技术核心优势：

与传统光模块方案相比，硅光技术具备三大独家优势：

功耗砍半：CPO架构将光引擎与GPU/交换机芯片距离缩至5mm内，功耗降至传统模块1/3。其中，1.6T硅光模块功耗可低至7.2W，较传统方案（18W）降低60%。

速率跃迁：硅光模块单波速率已突破200G，支持1.6T及以上超高速传输，比当前主流800G再翻一倍；3.2T硅光模块已进入试产阶段。

成本优势：利用成熟的CMOS工艺，直接在硅基衬底上实现光电子器件的集成制造。这带来了高集成度、规模化生产、以及低功耗的优势。目前，硅光模块的发展已进入第三波高峰，正从实验室创新向规模化产业应用跃迁。

应用场景：硅光模块在800G/1.6T高速场景优势明显，特别适合AI算力集群、超大规模数据中心等高性能需求场景。此外，其还具备更多新兴应用：

光计算与片间光互连：硅光是实现片间（Chiplet）甚至最终片上（On-Chip）光互连的关键，能突破电子I/O瓶颈，英伟达等公司正与Ayar Labs等初创公司合作探索。

激光雷达（LiDAR）：基于硅光相控阵（OPA）的固态激光雷达，被认为是解决车载激光雷达成本、可靠性和车规要求的终极方案之一。

生物传感：高集成度的硅光芯片可用于制造低成本、便携式的生物传感器（光谱仪），用于健康监测、疾病诊断。

02

硅光产业链核心环节

硅光产业链上游主要为硅基材料（硅片、SOI衬底）；中游是硅光模块产业链的核心部分，包括硅光芯片的设计、制造、封测等环节；下游是硅光芯片的应用场景，覆盖光模块厂商、电信设备商/运营商、互联网/云计算厂商等。

（1）硅基材料：

主要包括SOI衬底、磷化铟（InP）&砷化镓（GaAs）、薄膜铌酸锂等核心材料。

SOI衬底：绝缘体上硅衬底（SOI）是硅光芯片最主要的载体，其利用硅与二氧化硅的折射率差异构建光波导结构，具备低传输损耗(＜0.1dB/cm)、CMOS工艺兼容等优良特性。

该领域由信越化学、SUMCO等国际龙头企业占据全球市场主导地位；沪硅产业、有研硅、立昂微等国产厂商已实现技术突破。其中，沪硅产业在8英寸、12英寸SOI衬底实现量产。

磷化铟（InP）&砷化镓（GaAs）：用于弥补硅材料自身的光学局限性，尤其是其间接带隙特性导致的光发射效率低下问题。

磷化铟（InP）因其直接带隙特性、高电子迁移率及与光纤通信窗口（1.3μm和1.55μm）的完美适配，成为高效激光器（CW激光器）、调制器和探测器的核心制作材料。

根据Yole预测数据，到2026年，全球光模块器件磷化铟衬底（折合两英寸）预计销量将超过100万片。住友电工、AXT、JX金属等日美企业掌控大部分高端市场份额。

国产厂商方面，长光华芯100G EML芯片已实现量产、200G EML芯片已开始送样、100G VCSEL和100mW CWDM4 CW Laser芯片即将量产出货，此外，公司还启动了8英寸硅光集成芯片平台。

源杰科技100G PAM4 EML芯片已完成客户验证、200G PAM4 EML芯片完成产品开发并推出。

仕佳光子已在CW DFB激光器芯片和EML激光器芯片方面打破国外垄断。其中，CW DFB激光器已获得客户验证并实现小批量出货。

永鼎股份子公司鼎芯光电已建成国内稀缺的IDM激光器芯片工厂，聚焦光芯片、800G/1.6T光模块核心组件及高精度传感元件的研发与产业化。

薄膜铌酸锂（LiNbO3）：这是高速调制器的关键材料，带宽大、损耗低，适用于3.2T及以上速率。富士通、住友电工、美国HyperLight等国际大厂占据市场前列。

华工科技早已推出1.6T-200G/高速硅光模块方案，其采用自研单波200G硅光芯片，并兼容薄膜铌酸锂调制器和量子点激光器。此外，公司于2025年攻克了3.2T光模块核心技术，同时首次采用国产硅光芯片流片平台，填补我国硅光产业链重要空白。

光库科技的AM系列高带宽模拟调制器实现了规模化生产，打破了国外企业在铌酸锂调制器领域的垄断。

天通股份是薄膜铌酸锂材料的重要供应商，为高速调制器提供关键材料支持。

（2）硅光芯片：

主要包括调制器、探测器、以及光波导。这是在硅基上集成光器件，实现光信号的产生、调制和接收，设计制造壁垒高。

调制器：这是电信号转换成光信号的“开关”，其速度直接决定数据传输速率。与传统方案相比，薄膜铌酸锂调制器能实现更高的速率和更低的损耗，是800G以上长距传输的理想选择。

光迅科技是业内公认唯一覆盖“光芯片-器件-模块”全产业链的厂商，旗下的800G、1.6T硅光模块已量产，

其中，1.6T硅光模块通过采用3nm制程DSP芯片与硅光技术融合，相较5nm方案实现模块功耗大幅下降，有效破解AI智算中心高密度部署的散热瓶颈。

此外，仕佳光子在硅基调制器与AWG芯片技术方面有所布局，而希烽光电则掌握了高性能硅光芯片的设计与光电集成核心技术。

探测器：其负责将光信号还原为电信号，其灵敏度直接影响通信距离和质量。该部件性能的关键在于锗硅（Ge/Si）材料的制备和工艺。

其中，雪崩光电二极管（APD）因其内部增益效应，能显著提升接收灵敏度，技术壁垒最高。

希锋光电是全球唯一量产供应从25Gbs/lane到200Gbs/lane锗硅探测器芯片的厂商，也是全球少数能批量交付硅光产品的企业之一，5G 基站和AI算力互联领域市场占有率高。

光波导：是芯片上传输光信号的“导线”，负责连接各个光学元件。该部件主要包括硅基光波导和阵列波导光栅（AWG）。硅光技术利用标准CMOS工艺制作光波导，是实现高密度光电集成的基石。

德科立在硅基光波导技术路线上有深入布局，公司的硅基OCS产品已获取海外样品订单，目前正处于样品交付与客户验证阶段。

（3）硅光CW光源：

在AI数据中心短距、大量、高密度互连的需求下，传统EML激光器因成本高、产能有限面临瓶颈。

连续波（CW）激光器结合硅光芯片的方案，通过“光源共享”显著降低了模块成本和供应链压力，成为硅光方案性价比优势的重要来源。

源杰科技（绑定中际旭创）是国内实现大功率硅光CW激光器量产的企业之一，核心产品100mW高功率连续波激光器在技术指标上达到国际领先水平。

（4）硅光模块封装设备与关键工艺

硅光模块封装工艺复杂，精度要求极高，需要专用设备支撑。主要包括芯片贴装、光学对准、热管理、密封保护等环节。

贴装与键合设备：通过高精度真空吸嘴拾取芯片，利用机器视觉和纳米位移台实现亚微米级定位精度(±0.5μm)。国际先进设备商包括Besi、ASMPT。

国产厂商方面，罗博特科通过参股ficonTEC提供CPO光模块芯片贴装解决方案，支持激光器亚微米贴装和光芯片上贴装。

苏大维格推出3×66nm无掩模激光直写机，曝光面积300mm×300mm，套刻精度±50nm，可将硅光芯片流片周期从6周缩短到1周。

光学校准与耦合设备：用于实现光学组件间的精确对准和固定，是保证光路低损耗传输的关键。

有源耦合通过注入光信号并监测输出功率，动态调整组件位置以实现最佳耦合效率；视觉定位系统采用高分辨率CMOS传感器和图像处理算法，通过特征提取和模式识别实现自动对准。

国际厂商包括NanoDimension、Kylia。国内厂商方面，杰普特自主研发的硅光晶圆测试系统设备可全自动测试硅光晶圆内设计的有源/无源硅基光电子微器件的光电特性，有望提高硅光芯片的测试效率和准确性，降低测试成本，为硅光芯片的规模化量产提供支撑。

先进封装工艺平台：其将多种功能芯片集成在单一封装内，实现高性能、小型化和低成本，是硅光模块演进的关键方向。

2.5D/3D硅光子封装：采用TSV中介层实现芯片间垂直互连，铜-铜混合键合间距≤10μm，亚微米级波导耦合损耗<1dB。支持PIC(光子集成电路)、EIC(电子集成电路)和ASIC(如AI加速器)的异构集成。

CPO(共封装光学)：将光引擎与交换机或处理器芯片集成在同一封装内，缩短电互联距离，降低功耗30%以上。Marvell推出6.4T 3D硅光引擎，内置32条200G通道。

Glasscore集成方案：利用玻璃通孔(TGV)实现高密度互连，飞秒激光钻孔+湿法刻蚀工艺实现深宽比>20:1的通孔结构。适用于毫米波/太赫兹通信和高速SerDes应用。

03

硅光模块全球市场格局

全球硅光模块市场已形成“北美创新、中国制造”的双极格局，中国企业在封装环节占据主导地位。

国际龙头企业：

英特尔（Intel）：硅光技术开创者，垂直整合能力强，市占率达61%。推出集成硅光解决方案，覆盖数据中心、网络通信等多场景。

英伟达：通过Quantum-X CPO交换机整合硅光技术，GB200平台采用1.6T CPO模块，功耗降至9W，2026年将推出2.5D CPO方案。

博通：推出每通道200G的CPO技术，单芯片支持102.4Tbps交换能力，在高速调制器领域技术领先。

国产厂商本土核心企业：

中际旭创：全球光模块龙头，800G份额超40%，1.6T硅光模块通过英伟达认证，泰国工厂产能爬坡中。

新易盛：通过全资子公司Alpine强化硅光芯片设计能力，1.6T模块即将放量。

光迅科技：国内唯一实现“芯片-模块”全链闭环的企业，800G DR8硅光模块批量出货，1.6T模块已实现量产。

根据LightCounting预测，2025年硅光模块市场规模将超60亿美元，年增长率超40%；另据SEMI预计，2030年全球硅光市场规模将达到78.6亿美元，年复合增长率25.7%。

硅光模块封装作为AI算力基础设施的核心环节，正经历技术快速迭代和产业链成熟化进程。从核心零部件到封装设备与工艺，再到全球产业链分工，硅光技术已形成完整的产业生态体系。