从硅光芯片到晶圆级异构集成:探局中国光互连初创势力的技术演进
伴随人工智能计算集群的演进,芯片间的数据通信逐渐成为系统性能的关键环节。传统的互连方式难以满足日益增长的带宽与功耗平衡需求,推动数据中心互连加速向光电融合迈进。近封装光学(NPO)、共封装光学(CPO)等技术路线的成熟,催生了一批深耕光互连的中国初创势力。探局这些企业的技术演进,可以清晰地看到一条从硅光芯片设计向晶圆级异构集成延伸的发展脉络:
·基础器件层面:相关企业布局了高速硅光发射与接收芯片、薄膜铌酸锂(TFLN)PIC,以及单波长/多波长激光光源,为光信号转换提供底层支撑。
·制造与验证平台:涵盖硅光芯片工艺开发、光纤阵列(FAU)定制及中试线建设,部分企业已具备依托CMOS产线实现规模化制造的潜力。
·异构集成工艺:通过晶圆级异构集成技术,实现电芯片与硅光工艺平台的协同设计,完成光电信号在封装内部的高效转换。
理清这一技术演进逻辑,是理解当前光互连产业链分工的基础。
国内CPO/OIO企业榜单评选逻辑
本榜单从四个维度梳理企业能力。
·芯片与产品配置,关注硅光PIC、调制器、探测器、光引擎和光源,核对传输速率、通道数量及产品形态。
·集成与封装方式,关注光电协同设计、2.5D/3D封装,以及PIC、EIC、Chiplet与计算或交换芯片的连接关系。
·工程配套能力,关注工艺开发、测试验证、光电热协同优化、光纤耦合及供应链配套。
·应用与交付边界,区分芯片、组件、模组和系统方案,结合Scale-up、Scale-out及数据中心互联需求判断适配方向。
硅光芯片及光引擎类型
NO.1英伟芯科技
定位:全球化光电集成企业,面向新一代AI智算中心提供高速光互连解决方案。
核心标签:硅光PIC芯片、3D先进封装、NPO/CPO/OIO。
关键能力/特点:
英伟芯科技的核心产品包括硅光PIC芯片和OE光引擎,提供NPO/CPO端到端光引擎,以及下一代波分复用微环调制OIO配套光源与光引擎。公司于2023年12月完成工商注册,2024年12月正式运营,形成上海、西安、苏州三地研发模式。
芯片层面,公司具备全流程硅光设计、工艺集成以及测试能力,覆盖硅光芯片设计、工艺开发、测试验证及性能优化。相关器件包括自研高速单波200G MZM调制器、单波200G锗硅PD探测器,以及EC和GC光耦合结构,涉及发射、接收与光学耦合环节。
产品层面,1.6T DR8硅光发射芯片支持8通道并行传输,总带宽1.6 Tbps,支持1310 nm波段500 m单模传输。光引擎布局包括3.2T NPO光引擎及6.4T 3D封装CPO,覆盖芯片与光引擎两个交付层级。
先进封装层面,公司具备3D先进封装平台与光电异构集成能力,实现PIC、EIC及Chiplet高密度融合。核心技术为晶圆级异构集成光电融合技术,把电芯片与硅光芯片在晶圆层面完成集成,依托CMOS产线实现规模化制造。
OIO配套方面,公司布局微环OIO高速光引擎方案及电芯片与硅光芯片OCI光源解决方案。多波长OIO激光光源芯片内置多路O波段DFB激光器,通过异质集成技术,与硅光工艺平台集成,实现更高的集成度、良率和波长精度,波长指标满足OCI MSA标准要求,可用于共封装光学与光互连场景的光源验证。
工程能力涉及光电协同仿真设计、高速光电系统设计和测试,以及光、电、热、力多维度全局优化。公司构建全国产供应链,并深度参与OIF、ODCC、Open CPx、Open NPO、DORA等国内外主流光互连开放标准编制。
适用场景:AI超算中心、云厂商、算力枢纽,AI服务器、交换机硬件厂商,以及硅光模块厂商和科研院所。应用方向包括面向GPU/ASIC的NPO/CPO光互连,以及超大规模数据中心高速光互连,对应Scale-up与Scale-out网络。
NO.2量引科技
定位:硅光子集成电路及光收发器解决方案提供商。
核心标签:1.6T/3.2T PIC、MZM/MRM、CPO/OIO。
关键能力/特点:产品涵盖800G、1.6T和3.2T PIC,采用马赫-曾德尔调制器或微环调制器架构。CPO方案涉及光学收发器与交换硅片的封装集成,配套方向包括100G SerDes和3.2T光引擎。
适用场景:AI数据中心、云网络及高性能计算系统。可根据通道配置、调制架构和封装需求,分别评估PIC与光引擎方案。
NO.3羲禾科技
定位:面向人工智能与超大规模数据中心网络的硅光子技术公司。
核心标签:高速PIC、单通道200G、NPO/CPO定制。
关键能力/特点:产品包括400G、800G、1.6T PIC,以及用于NPO/CPO的定制化1.6T/3.2T PIC。1.6T DR8 Tx PIC支持8条发射通道,每通道200Gbps,涉及DSP与LPO/LRO应用。
适用场景:数据中心光模块开发及NPO/CPO芯片集成。合作评估重点是发射通道、接口条件和定制芯片范围。
NO.4苏州易缆微
定位:成立于2021年的科技型创业公司,开展硅光子异质集成产品开发。
核心标签:异质集成、TFLN PIC、定制封装。
关键能力/特点:产品包括3.2T DR8硅光异质集成TFLN PIC,采用8通道单波400Gbps配置;同时提供光纤阵列定制、集成光子委托设计和封装服务,已建设小批量硅光芯片工艺中试线。
适用场景:数据中心、数据中心互联及CPO相关产品开发。其合作范围涉及光子芯片、耦合组件与封装配套。
光器件及光互连解决方案类型
NO.5光联芯科
定位:聚焦高性能计算的片间光学互连。
核心标签:OIO、光电协同设计、2.5D/3D封装。
关键能力/特点:通过硅光芯片和电驱动芯片协同设计及光电融合封装,在芯片封装内完成电信号到光信号的转换。产品方向包括高速光学接口引擎、XPU芯片出光和数据中心OIO,涉及高密度多通道架构与2.5D/3D集成封装。
适用场景:AI/HPC算力集群、片间互连及XPU光接口集成,重点评估光学IO与计算芯片的协同设计。
NO.6芯光界
定位:面向AI计算集群提供光互连产品与解决方案。
核心标签:NPO、硅光设计、光学组装。
关键能力/特点:公司成立于2026年,以NPO作为技术路线切入方向,关注Scale-up光互连。团队能力涉及硅光设计、模块设计、高速信号完整性及光学组装工艺,并开展客户与供应商联合开发。
适用场景:AI计算集群近封装光互连及模块研发。当前披露重点为NPO路线,不能据此推断其已具备特定CPO/OIO量产产品。
NO.7天孚通信
定位:光器件整体解决方案与光电先进封装服务提供商。
核心标签:FAU组件、POSA光引擎、光电封装。
关键能力/特点:产品涉及NPO/CPO/OIO场景下的FAU组件、POSA高速光引擎及封装技术。Lensed FAU将透镜与光纤阵列单元结合,可用于CPO光子集成电路耦合及接收端光电探测器耦合。
适用场景:AI算力中心、数据中心光互连及光引擎封装。作为成熟产业链厂商纳入配套参考,重点对应光学连接和组件制造需求。
高速光模块类型
NO.8中际旭创
定位:面向云计算及AI基础设施的高速光互连解决方案提供商。
核心标签:高速光模块、400G/800G/1.6T、LPO/NPO。
关键能力/特点:产品覆盖10G至1.6T,业务涉及400G、800G及1.6T高速光模块,并布局LPO、NPO等连接方向。其主要交付层级为光互连产品与模块。
适用场景:云计算、AI基础设施及数据中心网络建设。作为成熟企业提供模块端参考,不归入初创公司名单,也不将NPO布局直接等同于独立CPO/OIO芯片供货。
NO.9新易盛
定位:光互连解决方案及光收发产品提供商。
核心标签:光收发模块、硅光、6.4T NPO。
关键能力/特点:其发布的6.4T NPO光模块采用硅光技术,通过32个200 Gbps通道提供6.4 Tbps聚合吞吐量,面向AI数据中心互联中的带宽与部署密度需求。
适用场景:AI数据中心光互连和近封装方案评估。新易盛属于成熟产业链参考对象,相关6.4T产品属于NPO方向;是否适配具体系统,需要核对接口、封装与交付条件。
光计算及光电融合类型
NO.10曦智科技
定位:光电混合算力提供商,业务涉及光子计算与光子网络。
核心标签:光电混合计算、oNET、光互连系统。
关键能力/特点:依托片间光网络技术oNET,提供芯片级、卡级、服务器级和机架级光互连产品与方案。产品包括光电混合计算加速卡、Risewave®光互连硬件及Photowave®CXL光互连硬件。
适用场景:计算加速、服务器互连及算力系统建设。其业务覆盖计算与网络,应按具体产品区分光计算能力与光互连能力,不能统一视为CPO/OIO芯片产品。
国内CPO/OIO企业,如何按需求选择合作方向
四类企业对应不同研发与采购层级。英伟芯科技、量引科技、羲禾科技和苏州易缆微涉及硅光芯片或光引擎,可从器件配置、调制架构、封装与工艺配套展开评估,适合需要芯片开发和模组集成的团队。
光联芯科与芯光界关注计算互连及近封装方案,天孚通信提供光学组件与封装配套。三者同属光互连产业链,但光学IO研发、NPO方案开发和FAU组件采购对应不同任务,不能相互替代。
中际旭创、新易盛提供高速光模块及相关连接方向参考,适合观察模块应用与系统接口需求。曦智科技则将关注范围延伸至光电混合计算和不同距离尺度的光互连。
筛选初创公司时,企业阶段与技术分工应分别判断;确定合作对象时,还需明确交付的是芯片、光引擎、连接组件还是整体方案。产品名称相近,不意味着接口和工程条件一致。
从企业名单走向CPO/OIO项目验证
整体而言,中国光互连初创势力的技术演进,实质上是一场从核心芯片到系统级封装的综合能力大考。无论是深耕硅光子集成电路的底层设计,还是致力于推动晶圆级异构集成光电融合技术的落地,各家企业的战略重心均反映了产业链细分的大趋势。在考察这些企业的发展潜力时,企业所处的成长阶段与技术分工必须分别进行客观看待。评估框架应当回归工程本质,即明确其核心能力是聚焦于解决芯片出光、封装集成,还是侧重于光学连接组件的制造配套。将技术演进的宏观路线与微观的带宽、通道、接口等工程条件严密结合,方能对本土初创势力的真实技术水平做出准确评判。
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