光芯片，成為焦點(diǎn)

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乍看之下，人工智能基礎(chǔ)設(shè)施之爭似乎仍是一場計算競賽。新聞頭條充斥著GPU、訓(xùn)練集群和萬億參數(shù)模型。但數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，壓力點(diǎn)正在轉(zhuǎn)移。問題在于，數(shù)據(jù)能否以足夠快的速度、足夠高效、足夠可靠地傳輸，從而保證計算的持續(xù)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

光收發(fā)器模塊是技術(shù)與部署現(xiàn)實(shí)的碰撞之處，帶寬需求、功耗、成本壓力、供應(yīng)鏈成熟度和可維護(hù)性等因素都匯聚于單一產(chǎn)品之中。

目前，可插拔光模塊仍然是行業(yè)的支柱。400G以上的可插拔光模塊正在快速提升傳輸速度。短短幾年內(nèi)，從2024年到2027年，市場就已經(jīng)從400G過渡到800G，并最終邁向1.6T。

如大家所見，可插拔光模塊市場的技術(shù)組合正在不斷擴(kuò)展。雖然VCSEL和DML仍將繼續(xù)支持大規(guī)模部署，但到2026年以后，它們的市場份額將下降到50%以下，這主要是由于基于DML的光模塊逐步被淘汰。隨著市場從400G向800G乃至1.6T過渡，EML（約占33%）以及硅光子技術(shù)的貢獻(xiàn)將日益顯著。收發(fā)器市場領(lǐng)導(dǎo)者中際旭創(chuàng)表示，800G的發(fā)展勢頭依然強(qiáng)勁，1.6T模塊有望在2026年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

這也正是行業(yè)發(fā)展路線圖出現(xiàn)重大分歧的地方。對于可插拔光模塊而言，發(fā)展趨勢指向一種快速而精簡的策略：提高單通道速度，減少通道數(shù)量，并以更少的光通道實(shí)現(xiàn)更高的總帶寬。這條路徑為新型器件和材料平臺創(chuàng)造了空間，包括TFLN、BTO、有機(jī)材料以及基于InP的集成技術(shù)。

行業(yè)面臨的擴(kuò)展性問題不再僅僅是電氣或光學(xué)方面的問題，而是日益凸顯的集成性問題。隨著帶寬需求的增長，功能集成和規(guī)?；a(chǎn)的能力變得至關(guān)重要。在帶寬驅(qū)動的背景下，硅光子技術(shù)極具吸引力，因?yàn)樗峁┝艘粭l通往更高集成密度和兼容代工廠制造的途徑。它正成為高速光引擎的關(guān)鍵推動因素，尤其是在 800G 和 1.6T 左右的高速光引擎領(lǐng)域。

NVIDIA 向 Coherent 和 Lumentum 投資 40 億美元，鎖定用于 AI 基礎(chǔ)設(shè)施的先進(jìn)光學(xué)和光子技術(shù)能力，這發(fā)出了一個明確的信號：業(yè)界的長期押注越來越多地轉(zhuǎn)向光學(xué)而不是銅纜，而且這種轉(zhuǎn)變發(fā)生的速度可能比預(yù)期的要快。

光子集成電路（PIC）的發(fā)展并非僅限于傳統(tǒng)的硅光子學(xué)。隨著業(yè)界不斷追求更高的調(diào)制效率、更低的每比特功耗和更高的單通道速度，新興材料和混合方法的重要性日益凸顯。TFLN、BTO、有機(jī)材料和InP等材料在性能、可制造性和生態(tài)系統(tǒng)成熟度方面各有優(yōu)劣。

除了新興材料之外，另一種方法是緩慢而廣泛地應(yīng)用。這種方法可以緩解一些模擬信號和信號完整性方面的挑戰(zhàn)，并且在某些情況下，它可能在性能和集成度之間提供更好的平衡。

橫向擴(kuò)展和縱向擴(kuò)展的劃分也在影響著CPO（集成光互連）的采用。隨著帶寬密度和功耗限制的加劇，縱向擴(kuò)展環(huán)境使得更緊密的光集成更具吸引力，而橫向擴(kuò)展環(huán)境仍然傾向于可插拔器件，以兼顧靈活性和可維護(hù)性。但隨著人工智能集群的增長，這兩個領(lǐng)域都在考驗(yàn)傳統(tǒng)互連方式的極限。

這并不意味著CPO會立即取代可插拔設(shè)備。事實(shí)上，更可能的情況是兩者共存?？刹灏卧O(shè)備在靈活性和生態(tài)系統(tǒng)兼容性方面仍然具有優(yōu)勢。但在電力傳輸距離、能效和帶寬密度受到嚴(yán)重限制的環(huán)境中，更集成化的解決方案就顯得更具戰(zhàn)略意義。

截至2025年，光子封裝的主要驅(qū)動力來自服務(wù)于數(shù)據(jù)通信和電信市場的光收發(fā)器。從封裝角度來看，這仍然主要是一個模塊級活動，涉及激光芯片貼裝、光纖陣列對準(zhǔn)、某些情況下的硅光子集成、光電二極管陣列、棱鏡和精密光學(xué)組件?；旌霞烧紦?jù)主導(dǎo)地位，通常是通過將源芯片倒裝鍵合到硅光子平臺上來實(shí)現(xiàn)。隨著可插拔光器件對于數(shù)據(jù)中心擴(kuò)展和電信升級仍然至關(guān)重要，該細(xì)分市場將持續(xù)增長至2031年。共封裝光器件的興起并不會取代這一市場，而是對其進(jìn)行補(bǔ)充。

第一個結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)在用于橫向擴(kuò)展人工智能網(wǎng)絡(luò)的共封裝光學(xué)器件的出現(xiàn)上。從封裝角度來看，光學(xué)器件從可插拔模塊轉(zhuǎn)變?yōu)榕c交換機(jī)封裝一體化，光子集成電路與電子集成電路在先進(jìn)的2.5D和3D平臺中實(shí)現(xiàn)共集成。

隨著系統(tǒng)級約束（包括散熱管理、對準(zhǔn)精度、光纖連接和可維護(hù)性）決定架構(gòu)選擇，臺積電和日月光等代工廠和OSAT廠商成為核心參與者。預(yù)計到2026/2027年左右，光子封裝可能占CPO系統(tǒng)價值的近50%。

隨著硅光子技術(shù)的成熟，其在芯片層面展現(xiàn)出更高的內(nèi)在價值，封裝在CPO系統(tǒng)中的相對份額預(yù)計將從峰值下降到2031年的約35%。份額的下降并不意味著其重要性降低。相反，封裝將從以產(chǎn)量為導(dǎo)向的模塊組裝轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯ぶ悄芑A(chǔ)設(shè)施擴(kuò)展的戰(zhàn)略推動因素，定義系統(tǒng)架構(gòu)，同時價值也將在整個生態(tài)系統(tǒng)中逐步重新分配。

綜上所述，我們不能再從單一產(chǎn)品角度來理解人工智能中的光子學(xué)：

• 光收發(fā)器仍然是目前最顯而易見、最具商業(yè)價值的部分，但它們只是其中的一層。

• 硅光子學(xué)將重點(diǎn)放在集成平臺和材料創(chuàng)新上。

• 共封裝光學(xué)元件引發(fā)了關(guān)于未來系統(tǒng)中光學(xué)元件應(yīng)該位于何處的架構(gòu)辯論。

• 封裝決定了哪些產(chǎn)品能在現(xiàn)實(shí)世界中規(guī)?；a(chǎn)。

最終，市場正從孤立的組件決策走向更加互聯(lián)的光子生態(tài)系統(tǒng)視角，在這個生態(tài)系統(tǒng)中，收發(fā)器、PIC、架構(gòu)和封裝不再是彼此獨(dú)立的討論，而是同一基礎(chǔ)設(shè)施邏輯的組成部分。

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（來源：編譯自yole）

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