【今日分享】海光芯创陈晓刚：硅光芯片产业需突破封测瓶颈

AI时代已经来临。大模型等新兴AI应用需求海量的算力支撑，一座座智算中心拔地而起，规模庞大的万卡集群逐渐投入商用。如何更好地实现智算中心互联，服务AI应用创新发展，业界做了大量研究工作。

1月16日，作为“2025中国光通信高质量发展论坛”的开篇之作，“智算中心互联：算网协同，构筑智算互联新底座”线上研讨会顺利召开，邀约产业链专家代表，围绕智算中心间跨地域、跨层级、跨主体、高可靠的算力协同与调度，以及智算中心互联关键技术等话题展开了深入探讨。

苏州海光芯创光电科技股份有限公司首席科学家陈晓刚应邀作了题为《AI时代的硅基光电芯片的发展之路—— 分布式算力网络需要 Fabless 2.0》的主题报告。在报告中，陈晓刚指出，当前AI技术蓬勃发展，对硅光芯片需求量激增，而硅光产业链条中封测产能是关键瓶颈，为解决封测困境对硅光产业提出Standard（标准化），Simplified（简单化）、Scalable（规模化）、Shared（多平台共享）四点要求。

随着数据中心光互联市场需求的持续攀升以及 AI 技术的不断演进，硅基光电芯片产业迎来了前所未有的发展机遇，同时也面临着诸多严峻挑战。陈晓刚表示，在过去的 7 年中，AI 大模型的算力增长以每年 10 倍的速度持续扩张。这一爆发式增长对芯片间的光互联带宽提出了极为苛刻的要求，而电芯片间的通讯带宽成为制约AI时代算力持续增长的关键瓶颈。

在数据中心领域，这一需求体现得尤为明显。陈晓刚介绍，以 NVIDIA AI 集群为例，随着 AI 算力的提升，交换芯片的带宽虽每年翻倍增长，但其能耗也随之急剧递增，供电限制导致芯片间互联距离被迫拉远。因此，绿色数据中心建设迫切需要高速光模块技术支持，以实现低能耗海量光互连、高密度互联通道、产业链生态集约与共享。

在众多光芯片技术中，硅光芯片凭借其独特的优势脱颖而出，承载着数据中心高速光互联的技术优势。与 VCSEL、DML、EML、TFLN 等技术相比，硅光芯片具有低成本能共享CMOS 产业资源、低功耗能共封装线性驱动、大容量为多通道单片集成等优势，涵盖从短距离到长距离各类连接场景。

陈晓刚表示，回顾硅光技术的发展历程，其研究初衷是为解决芯片上的高速光互联网络。从最初的设想逐步发展至今，已取得了显著的阶段性成果。如今，光电融合、协同发展是半导体工业 Fabless 2.0 增长模式成功的关键。未来，光电混合集成主板是我国一项关键技术方向。

如今，高速硅光模块展现出强劲的增长势头。随着 AI 集群的快速发展，光模块需求呈现出爆发式增长其，400G 和 800G 光模块需求尤为旺盛，据 Lightcounting 数据显示，硅光模块预计在未来5年光模块覆盖率超过50%。

然而，硅光产业链在发展过程中也面临着诸多亟待解决的问题，其中封测产能不足已成为制约产业发展的关键瓶颈。为推动硅光芯片量产化发展，Fabless 2.0 在封测段提出Standard（标准化），Simplified（简单化）、Scalable（规模化）、Shared（多平台共享）四项需求。

在Standard（标准化）方面，需标准化测试需求，完成测试项标准化、测试方法标准化、测试结构标准化，根据量产阶段硅光批量数据，减少冗余测试项，确定硅光器件测试方法及分类，确定硅光器件测试设计规则等；标准化可靠性认证方法及规范，参考半导体产业成熟标准体系，针对硅光芯片特有器件制定专属的可靠性测试标准，推动标准化组织立项硅光芯片可靠性认证方法及规范；标准化封装方式，与传统电芯片相比，硅光芯片封装方案多样化和特异化，无统一设计规则，需探索建立标准化的封装方式。

在Simplified（简单化）方面，需极简光 IO 设计，由于硅光耦合是封测产能的主要限制因素，其耦合容差小、过程复杂且片上损耗大，且每套耦合设备月产能<5K，远低于市场需求，因此，面向千万以上市场，需要极简光IO技术；减少性能冗余，目前典型硅光DR4模块（<500m）系统链路预算有近10dB冗余，AI集群内部互联以短距为主，可以推动新的标准制定，从而节省封测成本；测试需求简化，硅光产品测试时间长于传统光模块，需要对测试流程进行简化和优化。

在Scalable（规模化）方面，晶圆级贴装技术相较于传统工艺具有更高效率，能满足更大产能需求，此外建设全自动标准化封测线也是实现规模化生产的关键，其产能需与量产晶圆厂相匹配，确保整个产业链的高效运转。

在Shared（多平台共享）方面，需与CMOS产业链共享，陈晓刚介绍，硅光芯片目前市场需求约为传统半导体产线产能的 1/10，共享半导体芯片产业链，采用“zero-change”SOI工艺和chiplet封装有望最大幅度降低产品成本，此外，硅光技术具有融合电学与光学优势，需扩展到更多的应用领域，如光通信、生物传感、消费者行业、汽车行业等领域，实现微电子与光电子优势互补。