半导体行业动态:硅光技术加速发展 光通信产业迎来新的技术机遇

 

AI数据中心推动硅光技术应用

随着人工智能计算规模不断扩大,数据中心内部的数据交换量持续增长。传统电信号互连在传输距离、功耗及带宽扩展方面逐渐面临挑战,如何提高芯片之间以及设备之间的数据传输效率,成为半导体与光通信产业共同关注的问题。

硅光技术(Silicon Photonics)通过将光学器件集成到硅基平台上,利用光信号完成数据传输。与传统电互连方式相比,硅光技术具有高带宽、低传输损耗以及适合集成化制造等特点,在高速光模块、数据中心互连和光通信设备中具有重要应用价值。

近年来,随着800G及1.6T高速光模块发展,硅光技术的产业化进程受到更多关注。

硅光芯片的主要技术组成

硅光芯片并不是单一的光学器件,而是由多种光学功能单元组成。通过在硅基材料上集成不同结构,可以实现光信号的产生、传输、调制和接收。

核心器件

主要功能

应用环节

光波导

引导光信号传输

光路连接

调制器

将电信号转换为光信号变化

数据发送

光电探测器

将光信号转换为电信号

数据接收

分光器

实现光信号分配

光路管理

耦合器

实现不同光路之间的连接

光纤耦合

激光器

提供光信号光源

光通信系统

硅光芯片的制造涉及光刻、刻蚀、薄膜沉积及晶圆加工等工艺。不同器件之间的结构尺寸和光学特性需要保持较高的一致性,否则可能影响光信号传输效率和整体器件性能。

近封装光学技术取得新进展

2026年11月3日,Tower Semiconductor与光通信企业新易盛(Innolight)宣布继续推进近封装光学(NPO)技术合作,面向下一代AI基础设施开发高速光互连解决方案。

根据双方公布的信息,新易盛首款NPO器件已经采用Tower Semiconductor的PH18M硅光工艺进入早期生产阶段。同时,双方也在Tower的300mm硅光平台上推进多款后续产品设计。

这一合作表明,硅光技术正在从传统光模块向更靠近计算芯片的集成方式发展。

 
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NPO技术与传统光模块的区别

传统可插拔光模块通常安装在交换机或服务器面板位置,通过电气接口与内部芯片连接。NPO则将光学引擎布置在更靠近计算芯片或交换芯片的位置,缩短高速电信号传输路径。

这种架构有望降低高速电互连带来的功耗和信号完整性压力,同时为更高密度的光通信连接提供空间。

对比项目

传统可插拔光模块

NPO近封装光学

安装位置

设备前面板

靠近计算或交换芯片

信号连接

电接口连接光模块

缩短芯片至光引擎的电连接

集成方式

相对独立

与芯片封装架构协同设计

主要关注点

光模块性能与接口

光电集成及热管理

应用方向

数据中心光通信

下一代AI数据中心

硅光制造对工艺控制提出更高要求

NPO器件需要集成更多光学通道,制造过程中不仅要关注光波导、调制器和耦合结构的加工质量,还需要控制晶圆工艺的一致性。

在实际生产中,光学元件的位置偏差、波导结构变化以及耦合效率波动,都可能影响最终产品的光学性能。

相关生产及检测环节主要包括:

工艺环节

重点控制内容

相关检测需求

晶圆加工

光波导及器件结构

晶圆表面检测

光刻与刻蚀

图形尺寸及结构精度

显微观察、尺寸测量

光学耦合

光纤与芯片对准

光功率及耦合效率测试

器件封装

连接位置及封装质量

外观与结构检测

热管理

工作温度及热分布

温度监测

行业展望

NPO技术的发展,为硅光芯片制造及光通信设备产业链带来了新的技术方向。随着AI数据中心对高速互连的需求不断提升,光学引擎与计算芯片之间的集成距离有望进一步缩短。

与此同时,硅光制造、光学检测、精密对准、光功率测试及热管理等配套技术也将受到更多关注。未来,如何在提高光互连密度的同时保证器件可靠性和批量制造一致性,将成为NPO产业化需要解决的重要问题。