【讯石观察】硅光子2.0阶段 芯片工艺与流片平台成为关键
ICC讯 AI大模型参数规模发展，对计算资源的需求呈现出爆炸性增长。业界积极开发超节点方案来满足AI集群纵向扩展（Scale-up）和横向拓展（Scale-out）互连，以满足AI大模型训练和推理不断增长的计算需求。AI超节点互连市场推动了智算中心400G、800G以及1.6T需求增长。市场普遍认为，400G和800G伴随着AI算力集群部署，在2023年和2025年达到高峰，而1.6T公认将于2026年上半年起量。
硅光子技术 — 上升的当前、明确的未来
根据花旗银行预测，2025年400G、800G和1.6T光模块需求量分别达达到1500万、2200-2500万只和250万只。到2026年，400G将下降至600万只，800G将增长至4500万只，而1.6T继续上升到800万只。400G以上高速光模块市场的旺盛需求，使得硅光子（SiPh）技术迎来大规模商用。基于硅光集成芯片的硅光模块在400G、800G速率节点实现了大批量出货。据ICC讯石了解，硅光集成方案在可插拔光模块市场份额显著提升，其中800G光模块市场份额已经接近50%，400G光模块市场约为20%-30%，这些硅光模块率先部署于AI智算和数据中心场景。
同时，CPO（共封装光学）是硅光子技术未来的市场推动力。随着博通发布200G/lane速率的第三代CPO（共封装光学），以及英伟达在GTC亮相1.6Tb/s硅光引擎CPO光交换机。Yole预测CPO市场规模将从2024年4600万美元爆发至2030年81亿美元(CAGR 137%)，意味着硅光子技术未来的发展获得了前所未有的驱动力。据了解，博通第三代CPO旨在实现与铜互连相当的可靠性和能效。该技术支持超512节点的纵向扩展集群，可应对下一代基础模型参数规模扩大带来的带宽、功耗和延迟挑战。而英伟达光子学团队携手产业伙伴推动CPO联合创新，包括首款采用微环调制器（MRM）1.6T硅光CPO芯片，首个采用TSMC制程3D堆叠硅光子引擎，搭载高输出功率激光器和直连光纤连接器。
随着AI热潮推动高性能计算(HPC)需求，硅光子和CPO有望突破摩尔定律的局限，成为未来HPC和AI应用的突破性技术平台。硅光子将电子和光子通过先进封装集成到同一芯片中，信号可以通过光波导传输。在硅芯片中集成光波导元件可以同时处理电信号和光信号，不但能够成倍提高处理器内核之间的数据传输速度，而且可以缩小芯片尺寸，降低功耗和生产成本。
可以认为，无论是当下传统的可插拔光模块市场，还是未来CPO，硅光子芯片商用前景都呈现处令人瞩目的发展趋势。
硅光子2.0 — 芯片制造和特色工艺
ICC讯石认为，全球硅光子行业已经进入2.0阶段。在1.0阶段，光通信行业重点聚焦EML激光器和分立器件，与硅光集成技术的对比，业界在带宽调制性能升级、单片可靠性和成本效益方面，对硅光子技术在光模块应用进行了反复验证，其中英特尔在100G硅光模块发货量已经超过800万只，成为硅光行业的先驱。2024年英特尔1.6T硅光引擎通过Jabil 1.6T光模块推向市场，2025年英伟达推出基于1.6T硅光引擎的CPO交换机，计划于下半年商用，表明硅光子技术伴随光通信速率提升，正在被更多光通信客户接受和部署。
硅光产业链示意图（来源：Yole）
来到400G/800G时代，硅光子技术优势进一步成为现实，以Coherent高意（菲尼萨）、新易盛、旭创、光迅、华工、海信、云晖、Mellanox、Acacia、Source、Jabil（Intel）等可插拔光模块公司为代表，硅光集成方案在这些厂商光模块发货量中不断提高。硅光子芯片的核心优势之一，是兼容CMOS微电子芯片平台实现大批量制造。因此，ICC讯石认为，在硅光子2.0阶段，各大晶圆制造与硅光子芯片代工的硅光流片平台的独特工艺、规模量产和定制开发成为光通信和硅光芯片公司的迫切需求和痛点。对于硅光芯片从业者来说，利用芯片设计、EDA工具、芯片制造、芯片封测的半导体产业分工，可以充分将其有限资金运用在芯片开发和版本迭代上，具有契合工艺、可靠良率、规模效益的硅光芯片制造平台是硅光芯片设计客户的迫切需求。
在ICC讯石看来，硅光子2.0阶段的一个关键里程碑是台积电进入硅光芯片制造领域。在SEMICON TAIWAN 2024上，由台积电和日月光牵头，联合30多家台湾厂商成立SEMI矽光子产业联盟。在硅光子和CPO方面，台积电实现CPO与先进半导体封装技术的集成。通过与博通合作，在3nm工艺完成CPO微环调制器(MRM)的制备，表示2025年初交付样品，下半年量产1.6T光器件。为应对 AI 热潮带来的数据传输量激增需求，台积电基于Compact Universal Photonic Engine (COUPE)硅光产品有望在2025年量产。COUPE采用SoIC-X芯片堆叠技术，将电子芯片堆叠在光子芯片之上，从而降低芯片间连接的阻抗并提高能源效率，其效果优于传统堆叠方法。台积电计划在2025年在小型可插拔器件上验证COUPE，随后在2026 年将其以CPO形式集成到 CoWoS 封装中，将光学连接直接引入芯片封装中。与第一代相比，此版本的COUPE 将支持高达 6.40 T的数据传输速率，且延迟更低。
TSMC COUPE光引擎
GlobalFoundries在硅光子方面，其FotonixTM新平台可以在单芯片上单片集成高性能射频、数字 CMOS 和硅光子电路，同时还充分发挥300mm晶圆生产的规模、效率和严格的工艺控制。GlobalFoundries还宣布在纽约晶圆工厂内打造一个全新的先进封装和测试中心，该中心具有差异化硅光子平台的先进封装、组装和测试，将光学和电气元件集成在单个芯片上，以实现功率效率和性能优势。
Tower Semiconductor开发出300mm硅光子晶圆，可为光模块提供成本和性能优势。该公司宣布2025上半年实现了硅光产品量产规模同比5倍的增长，并超过了2024年全年总量，印证了其平台成熟度、客户采纳率及运营扩展效率的提升。硅光子产品收入预计较2024年的1.05亿美元将翻倍，下半年增速或超预期。到2026年下半年，硅光子产能将达2025年Q4目标水平的2.2倍。目前，Tower硅光子芯片平台与业内光模块大厂深度合作。
Tower表示光模块应用硅光产品（晶圆）高速增长
新加坡知名硅光子芯片代工厂Advanced Micro Foundry（AMF）推出最新的工艺开发套件SiPhab 4.5 PDK，配备了铸造统计过程控制（SPC）、可靠性验证和简化设计人员的资格认证流程。这种一致性和可靠性的保证确保了AMF硅光子解决方案的更顺利部署。SiPhab 4.5为设计者提供了一系列不同的高速器件，能够为800G和1.6T应用创建200G/通道设计。在这些器件中，最新的40GHz差分调制器脱颖而出。
据ICC讯石与硅光芯片产业交流了解，在当前全球硅光芯片代工领域，以GlobalFoundries、Tower Semiconductor、Intel、AMF、TSMC、ST、中芯国际等芯片制造商（foundry）为主，TSMC、GlobalFoundries、Intel和ST等可以提供商用12寸硅光平台。全球知名的晶圆制造商在硅光芯片代工方面的技术布局和量产规模，有效支撑了硅光子芯片和光模块公司的交付和出货。此外，硅光子2.0阶段不仅关注硅光子芯片的大规模制造，一些专注于特殊材料集成工艺的硅光流片平台也值得业界所需，特别是面向传感应用。例如，甬江实验室微纳器件平台打造面向CPO应用异质异构集成工艺，LIGHENTEC在氮化硅材料方面具有独特优势，为特殊材料硅光芯片的小规模流片提供定制服务，此外IMEC、CUMEC、中科微光子、群发光芯、南智光电等硅光平台值得关注。
总结：IFOC 2025聚焦硅光子2.0核心
AI算力集群超节点的部署，使得低能耗、低时延和高密度的光互连成为业界发展的核心方向，推动了可插拔光模块规模部署和CPO商用前景。在市场趋势上，硅光子技术进入了2.0新阶段，与以往不同，硅光业界对于规模化、定制化、多样化的硅光子芯片工艺和流片平台的需求更为迫切，以支撑硅光产品实现商用量产。
以光通信和激光雷达市场为代表，硅光子开发和流片工艺对器件模块，网络系统的影响正在不断提升。为更好了解当前硅光子产业界工艺平台的发展趋势，由ICC讯石举办的IFOC 2025第23届讯石光通信大会讲全面关注AI算力CPO、硅光芯片、硅光工艺以及硅光制造等硅光领域核心话题，邀请了国内外从事硅光研发设计、硅光流片工艺以及芯片封测领域的知名专家出席，包括博通、NV、AMF、腾讯、Marvell、海光芯创、SiPhi、甬江实验室、群发光芯、易缆微半导体和云天半导体等在硅光子、CPO与先进封装和异质集成领域有独特技术、工艺的代表厂商，获得您所关心的硅光子领域前沿趋势，欢迎关注与报名参加会议！
关于IFOC 2025
会议名称：IFOC 2025 第23届讯石光通信大会
会议主题：跨界融合·智算未来
时间地点：2025年9月8-9日 深圳
新闻来源：讯石光通讯网