巨頭為何紛紛押注光子技術(shù)

近日，全球科技巨頭相繼布局光子技術(shù)領(lǐng)域，引發(fā)行業(yè)廣泛關(guān)注。英偉達(dá)宣布，分別向Lumentum和Coherent兩家光子技術(shù)公司各投資20億美元，深化硅光子技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)能綁定；聯(lián)發(fā)科則斥資約9000萬美元入股CPO（共封裝光學(xué)）初創(chuàng)企業(yè)Ayar Labs，借此交易獲得了后者172萬股特別股，占據(jù)約2.4%的股份，達(dá)成深度戰(zhàn)略合作。

兩大巨頭密集出手，不僅彰顯了光子技術(shù)在下一代科技競爭中的核心價(jià)值，也預(yù)示著以CPO為代表的光互連技術(shù)，正從產(chǎn)業(yè)探索走向規(guī)模化應(yīng)用的關(guān)鍵階段，而其與傳統(tǒng)銅線互連的關(guān)系，也從“替代爭議”轉(zhuǎn)向“場景互補(bǔ)”，共同支撐AI與6G時(shí)代的算力傳輸需求。

算力與通信升級(jí)倒逼光子技術(shù)布局

英偉達(dá)與聯(lián)發(fā)科的密集投資是順應(yīng)技術(shù)迭代趨勢、補(bǔ)齊自身戰(zhàn)略短板的必然選擇，驅(qū)動(dòng)因素則是AI算力爆發(fā)與下一代通信技術(shù)升級(jí)的雙重驅(qū)動(dòng)。

對(duì)于英偉達(dá)而言，其核心業(yè)務(wù)聚焦于AI芯片與數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施，隨著AI大模型向更大參數(shù)、更快訓(xùn)練速度迭代，算力集群對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸挕⒀舆t和功耗提出了前所未有的苛刻要求。傳統(tǒng)電互連技術(shù)已接近物理極限，SerDes通道的擴(kuò)展不僅導(dǎo)致功耗激增，還難以滿足千兆瓦級(jí)人工智能工廠的超高帶寬需求，而光子技術(shù)中的硅光子方案，能夠?qū)崿F(xiàn)高帶寬、低功耗的高效傳輸，與英偉達(dá)的NVL服務(wù)器集群、未來平臺(tái)的發(fā)展需求高度契合。

此次投資Lumentum和Coherent，英偉達(dá)不僅能獲得先進(jìn)激光組件的產(chǎn)能優(yōu)先權(quán)，更能通過聯(lián)合研發(fā)，推進(jìn)硅光子技術(shù)與自身GPU芯片的深度融合，鞏固在AI基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。

聯(lián)發(fā)科的投資則聚焦于6G與AI芯片的雙重布局，其核心訴求是突破芯片I/O功耗瓶頸，提前鎖定下一代通信技術(shù)的核心紅利。當(dāng)前，無論是AI芯片、6G基站芯片還是旗艦手機(jī)SoC，傳統(tǒng)銅基電互連的帶寬上限和高功耗問題日益突出，6G時(shí)代Tbps級(jí)傳輸速率的需求，更是讓電互連技術(shù)難以承載。

與傳統(tǒng)的可插拔光學(xué)器件和電氣SerDes互連方式相比，Ayar Labs的光I/O解決方案可實(shí)現(xiàn)5~10倍的更高帶寬、4~8倍的能效，并將延遲降低至1/10，最大限度地提高AI基礎(chǔ)設(shè)施的計(jì)算效率和性能，同時(shí)降低成本、延遲和功耗，顯著提升AI應(yīng)用的盈利指標(biāo)。通過入股Ayar Labs，聯(lián)發(fā)科不僅獲得了核心技術(shù)的優(yōu)先合作權(quán)，還能聯(lián)合研發(fā)適配6G場景的光學(xué)方案，同時(shí)為自身AI芯片業(yè)務(wù)突破數(shù)據(jù)傳輸瓶頸提供支撐，實(shí)現(xiàn)從手機(jī)芯片廠商向全場景半導(dǎo)體解決方案提供商的升級(jí)。

值得注意的是，兩家巨頭的投資均帶有明確的產(chǎn)業(yè)協(xié)同屬性，而非單純的財(cái)務(wù)投資。英偉達(dá)與被投企業(yè)簽訂了數(shù)十億美元的采購承諾，鎖定未來先進(jìn)激光組件的產(chǎn)能；聯(lián)發(fā)科則通過股權(quán)綁定，深度參與光互連技術(shù)的研發(fā)與商業(yè)化落地，這種“投資+合作”的模式，既保障了自身供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性，也加速了光子技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

CPO從技術(shù)驗(yàn)證到規(guī)模化，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存

作為光子技術(shù)在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的核心應(yīng)用，CPO技術(shù)正處于從驗(yàn)證期向規(guī)模化商用的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)，成為此次巨頭布局的核心聚焦點(diǎn)。CPO技術(shù)通過將光引擎與電芯片集成在同一封裝內(nèi)，將電信號(hào)傳輸距離從傳統(tǒng)的厘米級(jí)縮短至毫米級(jí)，大幅降低了傳輸延遲和功耗，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了3.2T以上的超高帶寬，完美適配AI數(shù)據(jù)中心長距離、高帶寬的傳輸需求，被認(rèn)為是解決AI算力傳輸瓶頸的核心方案。

當(dāng)前，CPO技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程正在加速推進(jìn)。2025年被業(yè)界定義為CPO交換機(jī)元年，博通、英偉達(dá)等企業(yè)的CPO產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)小批量出貨，其中博通的51.2T CPO交換機(jī)已向頭部客戶供貨，英偉達(dá)的115.2T CPO交換機(jī)也進(jìn)入小批量生產(chǎn)階段。技術(shù)成熟度方面，1.6T CPO已從驗(yàn)證期邁入規(guī)模化量產(chǎn)階段，3.2T原型機(jī)進(jìn)入測試階段，臺(tái)積電的CPO封裝良率已從早期的30%-40%提升至60%以上，預(yù)計(jì)2026年第二季度可達(dá)80%以上，基本滿足規(guī)模化量產(chǎn)要求。

市場規(guī)模也呈現(xiàn)爆發(fā)式增長態(tài)勢，據(jù)LightCounting發(fā)布的報(bào)告預(yù)測，全球CPO市場規(guī)模將從2025年的165億美元增長至2026年的260億美元，同比增長60%，長期來看，到2030年市場規(guī)模有望突破93億美元，年復(fù)合增長率維持在高位。

但CPO技術(shù)的規(guī)模化發(fā)展仍面臨諸多挑戰(zhàn)。成本居高不下是當(dāng)前最突出的問題，目前CPO模塊成本約為可插拔光模塊的3倍，主要原因在于硅材料無法高效發(fā)光，需采用III-V族化合物異質(zhì)集成，而熱膨脹系數(shù)失配導(dǎo)致鍵合界面易開裂，制約了封裝良率。

此外，CPO技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程雖在推進(jìn)，國際標(biāo)準(zhǔn)組織已發(fā)布首個(gè)CPO互操作規(guī)范，但不同廠商的技術(shù)方案仍存在差異，可能影響產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展。同時(shí)，CPO交換機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)需整體更換，而非像可插拔光模塊那樣熱插拔替換，維護(hù)復(fù)雜性也增加了其商業(yè)化落地的難度。不過，隨著巨頭的持續(xù)投入、技術(shù)的不斷優(yōu)化以及規(guī)模化生產(chǎn)的推進(jìn)，CPO的成本有望逐步降低，這些挑戰(zhàn)將逐步得到緩解。

CPO與銅線并非對(duì)立，場景分工明確

隨著CPO技術(shù)的崛起，“光進(jìn)銅退”的說法一度引發(fā)行業(yè)熱議，但事實(shí)上，CPO與傳統(tǒng)銅線互連并非對(duì)立關(guān)系，而是針對(duì)不同應(yīng)用場景的互補(bǔ)性解決方案，二者將長期共存，共同支撐算力傳輸基礎(chǔ)設(shè)施的迭代升級(jí)。

銅線互連憑借其成熟的技術(shù)、低廉的成本和便捷的部署優(yōu)勢，在短距離傳輸場景中仍將占據(jù)主導(dǎo)地位。在單機(jī)柜內(nèi)，3-10米的短距離傳輸場景中，銅線的成本僅為光模塊的1/10，且兼容現(xiàn)有設(shè)備，部署簡單、可靠性高，尤其適合對(duì)成本敏感且?guī)捫枨筮m中的場景。此外，在邊緣計(jì)算、特定工業(yè)場景以及消費(fèi)電子終端等短距離、低成本需求場景中，銅線互連的性價(jià)比優(yōu)勢難以被替代，未來仍將保持穩(wěn)定增長。

CPO則主要聚焦于長距離、超高帶寬、低功耗的傳輸場景，填補(bǔ)銅線互連的性能短板。當(dāng)傳輸距離超出機(jī)柜范圍，進(jìn)入機(jī)柜間或跨數(shù)據(jù)中心傳輸時(shí)，銅線的信號(hào)衰減問題會(huì)顯著加劇，帶寬上限也無法滿足AI集群的傳輸需求，此時(shí)CPO技術(shù)的優(yōu)勢便得以凸顯。長期來看，隨著AI算力需求的指數(shù)級(jí)增長，1.6T以上帶寬市場的需求將持續(xù)擴(kuò)大，CPO有望在該領(lǐng)域逐步替代銅線，但這并不意味著銅線會(huì)被完全淘汰，二者的場景分工將更加清晰。

從技術(shù)演進(jìn)路徑來看，短期內(nèi)，銅線仍將是短距離傳輸?shù)闹髁鞣桨福珻PO處于驗(yàn)證和小規(guī)模部署階段；長期來看，隨著CPO技術(shù)的成熟和成本的降低，其在長距離、超高帶寬場景的應(yīng)用將不斷擴(kuò)大，但銅線仍將在短距離場景中發(fā)揮重要作用。這種共存關(guān)系，既保障了現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的利用率，也推動(dòng)了傳輸技術(shù)的迭代升級(jí)，形成“短距用銅、長距用光”的合理格局。

結(jié)語

英偉達(dá)與聯(lián)發(fā)科相繼押注光子技術(shù)，不僅是企業(yè)自身戰(zhàn)略升級(jí)的需要，更折射出全球科技產(chǎn)業(yè)向“光電融合”轉(zhuǎn)型的大趨勢。在AI算力爆發(fā)與6G商用臨近的雙重驅(qū)動(dòng)下，光子技術(shù)正成為延續(xù)摩爾定律、突破傳輸瓶頸的核心力量，而CPO作為光子技術(shù)的核心應(yīng)用，其規(guī)模化商用進(jìn)程將持續(xù)加速，市場潛力巨大。

與此同時(shí)，CPO與銅線互連的互補(bǔ)共生，打破了“非此即彼”的技術(shù)對(duì)立，形成了適配不同場景的傳輸解決方案，共同支撐數(shù)字經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展。未來，隨著更多科技巨頭的入局、技術(shù)的不斷突破以及產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展，光子技術(shù)將在AI、6G、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域發(fā)揮更重要的作用，推動(dòng)全球科技產(chǎn)業(yè)進(jìn)入全新的光電時(shí)代。