算力需求狂飆！硅光子邁入300毫米量產時代

硅光子技術下一階段發展的核心命題，就是解決產業化量產難題。

隨著AI算力集群從單機柜擴展至一排排加速芯片陣列，數據傳輸的重要性已然比肩算力計算本身。數據中心亟需傳輸速率更快的互連鏈路，光子技術恰好能夠滿足這一需求。但光引擎必須實現大規模量產、小型化封裝與穩定可靠的測試；除此之外，光學器件還需與計算芯片緊密集成，以此降低銅纜帶來的功耗損耗與信號衰減。

意法半導體認為，硅光子技術下一階段發展的核心命題，就是解決產業化量產難題。該企業正基于300毫米晶圓擴產PIC100硅光子工藝平臺，同時同步研發配套封裝與電學集成技術，推動光互連器件向處理器、交換專用芯片（ASIC）貼近部署。

數據中心內部光互連方案，推動硅光子技術轉向300毫米晶圓產線

在意法半導體看來，硅光子市場落地節奏晚于行業早期預期。意法半導體光學與射頻晶圓代工事業部總經理Sylvie Gellida表示，公司十余年前便啟動硅光子研發，推出初代PIC25工藝平臺，單通道支持25G波特信號傳輸，適配單通道50G應用場景。

這套技術雖已實現量產，但當時市場尚未成熟?！爱敃r缺少能夠拉動產業爆發的核心應用?！彼诮邮懿稍L時表示，“意法半導體雖暫緩相關商業化業務，但從未中斷研發投入，我們堅信對應的市場需求終會到來。如今各類產業條件全部成熟，我們剛好可以抓住這波市場機遇。”

銅互連技術抵達性能天花板

AI算力基礎設施內部，銅纜向光互連的迭代是行業最直接的驅動力。短距離電互連雖仍普遍采用銅材質，但隨著帶寬需求暴漲、算力集群規模持續擴張，銅纜在傳輸距離、能效、信號完整性三方面的短板愈發突出。

Gellida表示，AI數據中心要求單機柜承載更多路由通道，系統各硬件單元在更小空間內實現超大帶寬互通，而銅纜架構已經難以滿足兩類需求。光鏈路傳輸距離更遠、信號損耗更低、信號完整性更佳，同時配套光引擎體積小巧，可完成光電信號雙向轉換。

她稱，短期來看可插拔光收發模塊仍是規模最大的市場，尤其適配橫向擴容型網絡；近封裝光學（NPO）將作為過渡方案，把光學器件向專用芯片貼近布局；待產業鏈攻克可靠性與運維難題后，共封裝光學（CPO）將成為下一主流路線。

封裝技術是整條技術路線圖的核心。意法半導體正為PIC100平臺及其雙極互補金屬氧化物半導體（BiCMOS）工藝開發硅通孔（TSV）方案。Gellida介紹，硅通孔能夠降低光子集成電路、載板與電子芯片之間的互連損耗，進一步縮小器件體積、優化信號完整性、提升整體性能。但她同時提到，光學器件與計算芯片近距離集成，還需要配套全新熱設計、光纖貼合工藝與設備運維方案。

PIC100是意法半導體當前面向光互連推出的硅光子主力工藝平臺。PIC指代光子集成電路，該平臺支持100G波特信號傳輸，適配單通道200G應用。Gellida表示，PIC100的核心競爭力并不僅僅是單通道200G的傳輸能力，其他廠商平臺也能實現同等性能指標。真正的差異化優勢在于，意法半導體已在300毫米晶圓線上量產這套工藝，良率水平對標成熟CMOS制造標準。

意法半導體PIC100硅光子晶圓，專為AI算力需求打造，推動硅光子進

“目前我們在法國格勒諾布爾的工廠，已經對外供應300毫米規格硅光子晶圓。”她說，“面向AI數據中心、AI算力工廠的海量產能需求，300毫米產線可兼顧設備精度、出貨規模與生產良率三大核心指標?！?/p>

意法半導體的直接客戶并非云服務商，而是光模塊廠商與光子集成電路設計企業；客戶依托意法的硅光子、BiCMOS工藝開發光引擎、光收發器與完整模塊，再供貨給各大云廠商產業鏈。

公司的目標不止單純出售晶圓。意法將硅光子工藝與配套BiCMOS技術結合，后者用于制造激光驅動芯片與各類電子集成電路；搭配STM32單片機實現模塊控制，同時提供硅通孔、凸點工藝、封裝、測試一體化先進封裝配套服務。Gellida將這套模式定義為一站式光互連核心元器件供應平臺。

Sicoya推出1.6T模塊驗證平臺，印證工藝平臺價值

柏林硅光子企業Sicoya的產品案例，直觀展現了這套工藝平臺能釋放的產業潛力。Sicoya基于PIC100平臺展示一款OSFP封裝1.6T DR8光模塊，單通道速率200G，合計8通道。Sicoya首席技術官兼董事總經理Hanjo Rhee介紹，該模塊面向橫向擴容云網絡，延續數據中心主流可插拔架構。

本次演示所用光子芯片、電子芯片均由意法半導體提供。Sicoya自主設計集成發射、接收功能的光子集成電路，以及配套跨阻放大器（TIA）；跨阻放大器采用裸片堆疊工藝貼合在光子集成電路上方，大幅縮短光電二極管與放大電路之間的互連線路。

Hanjo Rhee表示，“本次演示證明，依托意法的工藝平臺，這類結構復雜的可插拔光模塊完全可以落地實現。”這項成果兼具技術與產業雙重意義。此前Sicoya合作小型晶圓代工伙伴，甚至自主生產模塊，但代工產能始終是業務擴張瓶頸。如今企業轉型聚焦芯片級產品，涵蓋光子集成電路、電子芯片以及裸片堆疊組合器件。

Rhee稱，市場急需另一套具備大規模供貨能力的硅光子代工平臺。高塔半導體雖擁有成熟光子產線，但大多為200毫米工藝，產能訂單排期飽滿；臺積電雖推出相關工藝，但中小廠商獲取流片資源難度較高。意法300毫米平臺，為Sicoya這類企業提供了具備海量產能支撐的代工選擇。

Sicoya的產品同時印證：硅光子產業化的核心不只是光學芯片本身，光子集成電路、電子集成電路、封裝結構與控制功能的一體化整合，才是核心價值所在。

Rhee表示，Sicoya主動選用裸片堆疊方案。企業此前采用單片集成方案，電子、光子器件制作在同一塊芯片上，射頻傳輸路徑極短、信號完整性優異，但開發周期長、晶圓代工產能受限?！奥闫询B是更優路線，既能讓光電器件緊密貼合，又依托可規模化的代工平臺，工藝迭代速度更快?！?/p>

縮短信號傳輸路徑能夠降低寄生參數、提升器件性能，同時簡化光模塊廠商的開發難度。如果電子芯片與光子集成電路之間內置控制閉環，模塊廠商無需通過外部單片機管控全部調控功能。他舉例說明：在通往光電二極管的波導內集成可調光衰減器，衰減器由堆疊在光子芯片上方的跨阻放大器直接控制，可限制進入光電二極管的光功率，避免接收鏈路因光強過載，從而提升接收靈敏度、優化誤碼率表現。

“這類功能僅靠裸片堆疊方案能高效實現，若采用大尺寸封裝或分立式芯片組，落地難度極高。”他說道。

隨著光學器件從可插拔模塊向近封裝光學、共封裝光學演進，各類封裝工藝難題會愈發突出。Rhee表示，光學器件與交換芯片、GPU近距離集成后，行業有望在部分場景省去數字信號處理芯片（DSP），更短的電互連鏈路不再需要信號重定時補償；但同時器件尺寸、連接器設計、大規模組裝工藝的開發難度同步上升。

一大核心挑戰在于光引擎焊接在主板后的光纖對接方案。傳統光學連接器無法在回流焊前直接粘合固定，難以承受高溫焊接工序。Rhee透露，頭部封裝企業正研發可拆卸光學連接器等全新方案，適配近封裝光學、共封裝光學的大規模量產裝配。

“小批量樣品制作不難，但要實現規?；慨a，難度極大?！睂σ夥ò雽w而言，當前首要目標是驗證PIC100平臺可像標準半導體工藝一樣無限擴產；對Sicoya來說，則是證明高密度封裝、裸片堆疊技術能夠依托該平臺打造商用光引擎。AI數據中心催生了光子技術的剛需，但下一階段市場競爭的贏家，必然是能夠實現完整產業化落地的企業。

*聲明：本文系原作者創作。文章內容系其個人觀點，我方轉載僅為分享與討論，不代表我方贊成或認同，如有異議，請聯系后臺。