算力需求狂飙！硅光子迈入300毫米量产时代

硅光子技术下一阶段发展的核心命题，就是解决产业化量产难题。

随着AI算力集群从单机柜扩展至一排排加速芯片阵列，数据传输的重要性已然比肩算力计算本身。数据中心亟需传输速率更快的互连链路，光子技术恰好能够满足这一需求。但光引擎必须实现大规模量产、小型化封装与稳定可靠的测试；除此之外，光学器件还需与计算芯片紧密集成，以此降低铜缆带来的功耗损耗与信号衰减。

意法半导体认为，硅光子技术下一阶段发展的核心命题，就是解决产业化量产难题。该企业正基于300毫米晶圆扩产PIC100硅光子工艺平台，同时同步研发配套封装与电学集成技术，推动光互连器件向处理器、交换专用芯片（ASIC）贴近部署。

数据中心内部光互连方案，推动硅光子技术转向300毫米晶圆产线

在意法半导体看来，硅光子市场落地节奏晚于行业早期预期。意法半导体光学与射频晶圆代工事业部总经理Sylvie Gellida表示，公司十余年前便启动硅光子研发，推出初代PIC25工艺平台，单通道支持25G波特信号传输，适配单通道50G应用场景。

这套技术虽已实现量产，但当时市场尚未成熟。“当时缺少能够拉动产业爆发的核心应用。”她在接受采访时表示，“意法半导体虽暂缓相关商业化业务，但从未中断研发投入，我们坚信对应的市场需求终会到来。如今各类产业条件全部成熟，我们刚好可以抓住这波市场机遇。”

铜互连技术抵达性能天花板

AI算力基础设施内部，铜缆向光互连的迭代是行业最直接的驱动力。短距离电互连虽仍普遍采用铜材质，但随着带宽需求暴涨、算力集群规模持续扩张，铜缆在传输距离、能效、信号完整性三方面的短板愈发突出。

Gellida表示，AI数据中心要求单机柜承载更多路由通道，系统各硬件单元在更小空间内实现超大带宽互通，而铜缆架构已经难以满足两类需求。光链路传输距离更远、信号损耗更低、信号完整性更佳，同时配套光引擎体积小巧，可完成光电信号双向转换。

她称，短期来看可插拔光收发模块仍是规模最大的市场，尤其适配横向扩容型网络；近封装光学（NPO）将作为过渡方案，把光学器件向专用芯片贴近布局；待产业链攻克可靠性与运维难题后，共封装光学（CPO）将成为下一主流路线。

封装技术是整条技术路线图的核心。意法半导体正为PIC100平台及其双极互补金属氧化物半导体（BiCMOS）工艺开发硅通孔（TSV）方案。Gellida介绍，硅通孔能够降低光子集成电路、载板与电子芯片之间的互连损耗，进一步缩小器件体积、优化信号完整性、提升整体性能。但她同时提到，光学器件与计算芯片近距离集成，还需要配套全新热设计、光纤贴合工艺与设备运维方案。

PIC100是意法半导体当前面向光互连推出的硅光子主力工艺平台。PIC指代光子集成电路，该平台支持100G波特信号传输，适配单通道200G应用。Gellida表示，PIC100的核心竞争力并不仅仅是单通道200G的传输能力，其他厂商平台也能实现同等性能指标。真正的差异化优势在于，意法半导体已在300毫米晶圆线上量产这套工艺，良率水平对标成熟CMOS制造标准。

意法半导体PIC100硅光子晶圆，专为AI算力需求打造，推动硅光子进

“目前我们在法国格勒诺布尔的工厂，已经对外供应300毫米规格硅光子晶圆。”她说，“面向AI数据中心、AI算力工厂的海量产能需求，300毫米产线可兼顾设备精度、出货规模与生产良率三大核心指标。”

意法半导体的直接客户并非云服务商，而是光模块厂商与光子集成电路设计企业；客户依托意法的硅光子、BiCMOS工艺开发光引擎、光收发器与完整模块，再供货给各大云厂商产业链。

公司的目标不止单纯出售晶圆。意法将硅光子工艺与配套BiCMOS技术结合，后者用于制造激光驱动芯片与各类电子集成电路；搭配STM32单片机实现模块控制，同时提供硅通孔、凸点工艺、封装、测试一体化先进封装配套服务。Gellida将这套模式定义为一站式光互连核心元器件供应平台。

Sicoya推出1.6T模块验证平台，印证工艺平台价值

柏林硅光子企业Sicoya的产品案例，直观展现了这套工艺平台能释放的产业潜力。Sicoya基于PIC100平台展示一款OSFP封装1.6T DR8光模块，单通道速率200G，合计8通道。Sicoya首席技术官兼董事总经理Hanjo Rhee介绍，该模块面向横向扩容云网络，延续数据中心主流可插拔架构。

本次演示所用光子芯片、电子芯片均由意法半导体提供。Sicoya自主设计集成发射、接收功能的光子集成电路，以及配套跨阻放大器（TIA）；跨阻放大器采用裸片堆叠工艺贴合在光子集成电路上方，大幅缩短光电二极管与放大电路之间的互连线路。

Hanjo Rhee表示，“本次演示证明，依托意法的工艺平台，这类结构复杂的可插拔光模块完全可以落地实现。”这项成果兼具技术与产业双重意义。此前Sicoya合作小型晶圆代工伙伴，甚至自主生产模块，但代工产能始终是业务扩张瓶颈。如今企业转型聚焦芯片级产品，涵盖光子集成电路、电子芯片以及裸片堆叠组合器件。

Rhee称，市场急需另一套具备大规模供货能力的硅光子代工平台。高塔半导体虽拥有成熟光子产线，但大多为200毫米工艺，产能订单排期饱满；台积电虽推出相关工艺，但中小厂商获取流片资源难度较高。意法300毫米平台，为Sicoya这类企业提供了具备海量产能支撑的代工选择。

Sicoya的产品同时印证：硅光子产业化的核心不只是光学芯片本身，光子集成电路、电子集成电路、封装结构与控制功能的一体化整合，才是核心价值所在。

Rhee表示，Sicoya主动选用裸片堆叠方案。企业此前采用单片集成方案，电子、光子器件制作在同一块芯片上，射频传输路径极短、信号完整性优异，但开发周期长、晶圆代工产能受限。“裸片堆叠是更优路线，既能让光电器件紧密贴合，又依托可规模化的代工平台，工艺迭代速度更快。”

缩短信号传输路径能够降低寄生参数、提升器件性能，同时简化光模块厂商的开发难度。如果电子芯片与光子集成电路之间内置控制闭环，模块厂商无需通过外部单片机管控全部调控功能。他举例说明：在通往光电二极管的波导内集成可调光衰减器，衰减器由堆叠在光子芯片上方的跨阻放大器直接控制，可限制进入光电二极管的光功率，避免接收链路因光强过载，从而提升接收灵敏度、优化误码率表现。

“这类功能仅靠裸片堆叠方案能高效实现，若采用大尺寸封装或分立式芯片组，落地难度极高。”他说道。

随着光学器件从可插拔模块向近封装光学、共封装光学演进，各类封装工艺难题会愈发突出。Rhee表示，光学器件与交换芯片、GPU近距离集成后，行业有望在部分场景省去数字信号处理芯片（DSP），更短的电互连链路不再需要信号重定时补偿；但同时器件尺寸、连接器设计、大规模组装工艺的开发难度同步上升。

一大核心挑战在于光引擎焊接在主板后的光纤对接方案。传统光学连接器无法在回流焊前直接粘合固定，难以承受高温焊接工序。Rhee透露，头部封装企业正研发可拆卸光学连接器等全新方案，适配近封装光学、共封装光学的大规模量产装配。

“小批量样品制作不难，但要实现规模化量产，难度极大。”对意法半导体而言，当前首要目标是验证PIC100平台可像标准半导体工艺一样无限扩产；对Sicoya来说，则是证明高密度封装、裸片堆叠技术能够依托该平台打造商用光引擎。AI数据中心催生了光子技术的刚需，但下一阶段市场竞争的赢家，必然是能够实现完整产业化落地的企业。

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