硅光芯片：技术革新与市场新局

2025-09-01

电子发烧友网报道（文 / 李弯弯）在人工智能算力需求猛增、数据中心规模不断扩大的当下，传统电互连技术遭遇带宽瓶颈与能耗难题。硅光芯片凭借高集成度、低功耗、超高速率的优势，正成为重塑光通信产业格局的关键技术。预计到2025年，全球硅光芯片市场规模将突破80亿美元，中国厂商在技术突破和商业化进程中展现出强大竞争力。

硅光芯片技术突破

硅光芯片的技术突破主要体现在材料融合和架构创新两方面。在材料上，异质集成技术是解决硅基发光问题的关键。英特尔运用晶圆键合技术，将磷化铟激光器与硅波导集成，实现了100G至400G硅光模块的大规模商用，其新产品采用倏逝波耦合方案，使激光器与硅波导的耦合效率提高到85%。加州大学圣塔芭芭拉分校团队研发的量子点激光器，以InAs量子点作为增益介质，在硅衬底上实现了光子晶体激光器的稳定输出，为单片集成光源开辟了新途径。

架构创新方面，CPO（光电共封装）技术引发产业变革。博通推出的CPO交换芯片将硅光引擎与ASIC芯片协同封装，使1.6T光模块的功耗降低40%，延迟减少30%。国内企业中，中际旭创的1.6T硅光模块采用自研芯片，通过波分复用技术实现单芯片8波长集成，传输容量超过1.6Tb/s，已进入国际云服务商的测试阶段；新易盛推出的400G硅光模块采用低成本混合集成方案，通过优化光耦合结构，使成本比传统方案降低30%，在东南亚数据中心市场处于领先地位。

制造环节的技术突破大幅提高了良率和产能。中芯国际12英寸DUV产线完成28nm节点硅光芯片流片验证，关键层套刻精度误差控制在3微米以内，制造成本比传统方案降低35%。华工科技开发的纳米脊工程技术，通过限制缺陷在特定区域生长，在硅基上获得高质量III - V族材料，其800G硅光模块已通过中国移动的严格测试，进入批量供货阶段。

产业链生态呈现垂直整合趋势。英特尔构建了从设计到封测的全流程体系，其硅光模块在数据中心市场占有率达61%；思科通过收购Acacia强化相干光模块技术，在电信市场占据近50%的份额。国内企业形成差异化竞争格局：华为海思的X2系列硅光芯片实现4 × 4波分复用器与电吸收调制器一体化封装，端口速率达800Gbps；华工科技通过收购德国UVOL公司获得先进封装技术，其硅光模块的耦合效率比行业平均水平提高15%。

硅光芯片市场格局

数据中心领域是硅光芯片最大的应用市场。全球数据中心数量从2018年的400万个增加到2023年的800万个，引发了对400G/800G光模块的大量需求。阿里云第三代数据中心全面采用国产硅光芯片，实现25公里无中继传输，单比特能耗比传统方案降低60%。LightCounting预测，2025年全球数据中心硅光模块市场规模将达55亿美元，其中CPO方案占比将超过30%。具体来看，新易盛凭借在东南亚市场的深耕，400G硅光模块出货量同比增长200%；中际旭创的1.6T模块成为谷歌、亚马逊等巨头的首选方案，市场份额突破35%。

智能驾驶领域成为新的增长点。硅光固态激光雷达通过CMOS工艺兼容的高密度集成，使系统成本降至传统机械式方案的1/5。禾赛科技与九峰山实验室合作开发的硅光雷达芯片，集成128通道VCSEL阵列，探测距离超过300米，已获得多家车企的定点合作。华工科技推出的车载硅光通信模块，支持10Gbps数据传输，满足L4级自动驾驶的实时性要求，预计2025年装车量将突破50万辆。

技术瓶颈和供应链风险是主要挑战。硅波导传输损耗、热管理难题限制了单片集成度的提升，当前硅光芯片集成组件数量虽已达万级，但良率波动使成本比理论值高出20%。在供应链方面，高端DUV设备依赖进口，InP外延片产能集中在日美企业，地缘政治风险增加。为应对挑战，国内企业加速垂直整合：有研硅通过收购DGT Technologies获得半导体核心零部件加工技术，将产业链延伸至设备环节；长光华芯建设8英寸硅光晶圆中试线，实现片上光源技术自主可控。

政策支持和生态建设为发展提供动力。国家集成电路上层规划明确将硅光子列为重点发展方向，上海、湖北、重庆等地建设光子芯片创新平台，形成“设计 - 制造 - 封测”全链条支撑。资本市场上，2024年国内硅光领域融资超过50亿元，九峰山实验室、云洲智能等创新企业获得红杉、高瓴等机构投资，技术迭代周期缩短至18个月。华工科技联合华中科技大学成立的硅光联合实验室，已孵化出30余项核心专利，其开发的硅光温度传感器精度达± 0.1 ℃，达到国际领先水平。

写在最后

展望2030年，硅光芯片将在三个方面取得突破：技术上，单片集成组件数量突破10万级，实现全光子AI计算芯片；市场上，数据中心渗透率超过60%，智能驾驶市场占比达25%；产业上，中国有望掌握核心制造技术，形成千亿级产业集群。当硅基材料与光子技术深度融合，以新易盛、中际旭创、光迅科技、华工科技为代表的中国企业，正通过持续的技术创新和生态布局，为数字经济时代构建更高效、更绿色的信息高速公路。

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