IDTechEx首席研究顾问Xiaoxi He:光子集成芯片迎来黄金发展期

来源:爱集微 #集微大会# #分析师论坛#
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5月27日—28日,由爱集微与IC50委员会联合主办的全球半导体分析师论坛,在2026第十届集微大会上同期举办。IDTechEx 首席研究顾问Dr. Xiaoxi He登台分享,深度剖析硅光子技术、共封装光学(CPO)的技术演进、落地挑战与市场前景,为高速数据中心与AI硬件发展指明技术方向。

当前,人工智能产业迎来爆发式增长,大模型训练与推理需求呈指数级攀升,全球算力架构迎来颠覆性变革,半导体产业也随之迈入技术迭代与格局重塑的关键周期,海量并行GPU集群成为大模型运行的主流架构,而高速、低时延的数据传输能力,成为制约AI集群性能释放的核心瓶颈,传统互连技术的短板日益凸显,光电集成技术由此站上产业风口。

Dr. Xiaoxi He在《硅光子技术及共封装光学演进之路》主题演讲中,解读下一代服务器与数据中心架构面临的核心困境。随着芯片引脚数量、硅片面积以及 IO 功耗持续增加,传统封装架构已难以适配超高带宽传输需求。与此同时,铜基互连技术显现出明显的物理极限,无法满足数据中心长距离、高带宽的传输诉求,“铜墙效应”成为算力流转的一大阻碍,以光纤为载体的光互连技术成为行业破局的必然选择。

针对光互连技术路线,演讲系统对比了分立光学器件、磷化铟(InP)单片集成、硅光子三大主流方案的综合性能,从量产能力、光效率、可靠性、散热能力四大维度展开全面论证。综合各项指标,硅光子技术被业内认为下一代高速光互连的主流方向。

技术的成熟离不开产业链持续突破,Dr. Xiaoxi He梳理了2015至2026年硅光子技术的迭代轨迹,两大核心突破彻底打破行业固有认知。

其一为调制器速率突破,过去业界普遍认为硅材料难以适配高速光学应用,如今借助载流子耗尽技术与铌酸锂薄膜(TFLN)集成方案,硅基调制器带宽已达到110GHz,完全满足800G、1.6T甚至更高速率的传输需求。其二为封装工艺革新,传统激光对位工艺成本高昂,而异质晶圆键合技术实现跨越式发展,解决量产瓶颈。时至2026年,硅光子技术已正式迈入商业化普及阶段。

演讲厘清了光子集成芯片(PIC)与硅光子(SiPh)的概念边界。光子集成芯片是广义范畴,泛指一切利用光子完成信息处理、传输与传感的芯片,可采用磷化铟、氮化硅、铌酸锂等多种材料;而硅光子是光子集成芯片的细分赛道,以绝缘体上硅(SOI)为核心基材,兼容成熟CMOS制造工艺,主打海量数据传输、小型化设计以及与电子芯片共封装,是数据中心光模块、共封装光学的核心载体。

目前硅光子技术应用场景正逐步拓宽,但现阶段仍存在“应用单一”问题,市场高度依赖数据中心可插拔光模块。在新兴领域,硅光子展现出巨大潜力:自动驾驶领域,调频连续波激光雷达(FMCW LiDAR)、光学相控阵雷达(OPA lidar)借助硅光子技术实现实时测速与精准探测;光子计算领域,利用光信号完成矩阵运算,有望替代传统GPU实现AI推理加速;长距离骨干网、城域网的相干光通信,也已开始规模化导入硅光子方案。

与此同时,硅光子产业仍面临三大现实挑战。首先是封装成本居高不下,高精度制造与良率管控推高封装成本,成为产业降本的阻碍;其次是热串扰难题,光子器件折射率对温度高度敏感,当与700W高功耗GPU近距离集成时,必须搭配复杂的主动散热与热隔离设计;最后是偏振敏感性问题,进一步提升设计复杂度。

共封装光学(CPO) 成为本次论坛的热议焦点。现阶段CPO主要落地于网络交换机、计算单元光学 I/O 两大场景。交换机侧通过多颗光学引擎环绕布局,省去芯片间复杂互连,有效降低系统功耗;计算侧可结合高带宽内存(HBM),为独立计算单元提供高速光学I/O,支撑高性能计算集群横向扩展。在集成架构上,行业已形成2D、2.5D、3D多元技术路线,引线键合、凸点互连、硅通孔(TSV)、混合键合等工艺百花齐放。放眼未来,光学耦合与光纤阵列(FAU)技术有望成为CPO迭代的核心方向。

论坛尾声,Dr. Xiaoxi He总结指出,在AI算力浪潮驱动下,以硅光子为代表的光子集成芯片迎来黄金发展期,共封装光学则是打通 AI 硬件性能天花板的关键技术。

Xiaoxi He教授的演讲视频内容,现已上传至“集微VIP频道-视频栏目”。

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