前言：

在信息技術的敘事里，很少有一項技術像硅光那樣，經歷了長時間的[被忽視]，卻在某一刻突然成為不可替代的底層能力。

硅光經歷了近四十年的緩慢積累：從概念提出、物理驗證、工程突破，再到產業化落地，這是一條典型的[技術長期主義]路徑。

第一章：從理論荒野到產業之巔

硅光技術的發展史的每次關鍵突破，都離不開半導體工業生態的持續成熟。

①1985-1999：理論奠基，荒野中的孤獨探索

20世紀末的信息產業，呈現出涇渭分明的二元格局。

以硅為核心的半導體工藝統治著計算世界，以磷化銦、砷化鎵等III-V族化合物為核心的材料體系壟斷著通信領域。

兩者像兩條永不相交的平行線，在各自的賽道上探索。

在當時的工程界看來，讓間接帶隙、本不擅長發光的硅去處理光子信號，無異于一種違背材料天性的空想。

正是在這樣的行業共識下，理查德·索雷夫開啟了硅光領域的拓荒。

1985年，他首次系統證實了單晶硅作為光波導材料的可行性，為硅基集成光路勾勒出了最初的理論輪廓。

1987年，他再次發表里程碑式的論文，定量推導出了載流子濃度變化與硅折射率及吸收系數之間的關系。

這一發現，為人類通過電學手段操控硅中的光子提供了[基本法]，讓硅光器件從理論設想變成了可實現的工程目標。

學術的火種在持續傳遞，英國薩里大學的格雷厄姆·里德團隊率先研制出低損耗硅波導，驗證了基礎光學電路在硅片上的實現可能。

1988年，里德的學生安德魯·里克曼創立了全球首家硅光公司Bookham Technology，首次將半導體制造的標準化思維引入光器件領域，嘗試用CMOS工藝線批量制造光器件。

1990年，萊斯特·坎漢姆關于多孔硅室溫發光的發現，打破了[硅不能發光]的固有認知，在全球學術界掀起了硅基光電子研究的熱潮。

1992年，絕緣體上硅（SOI）工藝實現了低損耗波導，將光子牢牢束縛在亞微米級的導芯中。

讓光子器件從毫米級向亞微米級的[維度塌縮]成為可能，硅光技術終于找到了屬于自己的材料平臺。

但此時的硅光技術，依然是一個[早產兒]，這些進展并未形成產業驅動力，當時世界并不需要光進入芯片。

銅線足夠便宜，帶寬需求也遠未觸頂，技術存在但沒有市場。

②2000-2009：技術突破，巨頭入局的轉折點

跨入21世紀，摩爾定律在這一時期撞上了冰冷的[功耗墻]。

處理器時鐘頻率在3GHz左右陷入停滯，電子信號在銅線中的傳輸損耗與熱量堆積，成為制約芯片性能提升的核心瓶頸。

與此同時，Web 2.0時代的到來引爆了數據流量的指數級增長，超大規模數據中心開始萌芽，服務器之間的互連需求，正在悄然逼近電信號的物理極限。

2004年，英特爾光子學技術實驗室總監馬里奧·帕尼西亞帶領團隊，在《Nature》雜志發布了世界首個帶寬突破1Gbps的硅基光調制器。

這項成果的核心價值在于它利用成熟的CMOS工藝，通過電場誘導的載流子積累實現了對光波的高速調控。

證明了硅不僅能承載光信號，還能像電子開關一樣，精準、快速地完成光的調制。

自此，硅光技術從學術界的邊緣孤島，正式進入了全球芯片巨頭的戰略版圖。

硅光版圖上最后的核心拼圖[光源問題]，也在兩年后得到了突破性解決。

硅作為間接帶隙材料，自發輻射效率極低，這一物理特性決定了純硅材料很難實現高效發光。

2006年，加州大學圣塔芭芭拉分校的約翰·鮑爾斯教授與英特爾團隊合作，通過低溫等離子體驅動晶圓鍵合技術，在原子級尺度上將磷化銦材料與SOI襯底緊密結合，成功研發出混合集成硅基激光器。

這種[異質聯姻]的方案，讓III-V族材料承擔發光功能，硅基平臺承載光路傳輸。

完美實現了兩種材料的優勢互補，標志著硅光技術完成了從被動器件向主動光發射的全功能跨越。

在技術突破的側翼，商業化的火種也被悄然點燃。

2001年成立的Luxtera公司，率先提出了[光電同芯]的核心理念，嘗試在同一塊SOI芯片上。

同時制造光調制器、光電探測器與CMOS驅動電路，實現光子器件與電子電路的單片集成。

硅光開始從[科學問題]轉向[工程問題]，產業界開始形成共識：硅光的核心優勢不是性能極限，而是制造體系兼容性。

光子可以像晶體管一樣，被[制造出來]，這為后續規�；�奠定了基礎。

③2010-2019：云計算浪潮，硅光的黃金爆發期

進入2010年，硅光技術終于等來了它在荒野中苦盼二十年的[完美風暴]，超大規模數據中心的全面崛起。

亞馬遜AWS、微軟Azure、谷歌云的瘋狂擴張，徹底改變了互聯網流量的格局。

在一個擁有數十萬臺服務器的機柜叢林中，傳統銅線在100G速率下的傳輸距離被限制在幾米以內。

而傳統III-V族分立光模塊，又因手工組裝帶來的高成本，無法滿足數據中心動輒百萬級的采購需求。

2016年前后，英特爾祭出了籌備十余年的100G PSM4硅光模塊，通過將混合集成硅基激光器、高速調制器與CMOS驅動電路完整集成。

規模效應帶來了成本的斷崖式下跌，直接擊穿了數據中心全面引入光互連的價格底線。

短短幾年內，英特爾硅光模塊出貨量突破數百萬只，成為主導全球數據中心100G迭代浪潮的絕對霸主。

這一時期，電子半導體領域成熟的[代工廠+無晶圓廠]模式，也被成功移植到硅光產業。

光子芯片的設計者不再需要自建造價百億美元的晶圓廠，只需要調用標準器件庫完成設計，就能將圖紙轉化為實體芯片。

這場[技術平權]運動，催生了Acacia Communications等一大批硅光創新企業。

它們將硅光技術與相干通信結合，把原本冰柜大小的相干光端機，縮小到了一個可插拔模塊的尺寸，徹底打開了硅光技術在長距離傳輸市場的空間。

傳統網絡設備巨頭，也在這一時期開啟了瘋狂的并購整合。

整個產業的底層共識，當交換機芯片的吞吐量向著12.8T、25.6T持續攀升時，傳統插拔式光模塊的面板密度與功耗瓶頸，終將成為無法逾越的障礙。

這意味著硅光并不只是更先進，而是更可擴展、更便宜、更適合規�；�。

④2020至今：AI時代，從可插拔到光電共封的進化

大模型訓練與推理需要萬卡甚至十萬卡級的GPU集群互聯，帶寬需求從400G向800G、1.6T甚至3.2T快速躍進。

傳統電吸收調制激光器（EML）方案，在速率提升的同時，功耗與成本的邊際收益快速遞減，硅光技術的綜合優勢被徹底放大。

相比傳統EML方案，硅光模塊成本可降低20%-30%，功耗降低近40%，體積縮小30%以上。

完美匹配了AI算力集群對高密度、低功耗、高帶寬互連的核心需求。

這一階段，中國廠商也實現了從追趕到領跑的跨越，中際旭創、光迅科技、新易盛等企業實現了關鍵突破。

2025年到2026年，硅光產業迎來了全新的轉折點，光電共封裝（CPO）技術從預研走向規模商用。

相比傳統可插拔方案，CPO系統功耗可降低70%以上，帶寬密度提升8倍。

2026年GTC大會英偉達宣布基于CPO技術的Spectrum-X交換機全面量產，標志著硅光技術完成了從[科學空想]到[算力基礎設施]的完整蛻變。

它的發展歷程，與半導體工藝成熟、互聯網流量增長、AI算力爆發深度綁定的協同進化。

第二章：硅光的萬億級應用版圖

數據中心與AI算力集群，是硅光技術當前的核心應用市場，卻遠不是它的終點。

①核心基本盤：AI數據中心與超算互聯

硅光技術成為了下一代E級、Z級超算的核心互連方案。

全球頂級超算都在嘗試通過硅光技術，實現計算節點之間的低延遲、高帶寬互連，解決超算系統中一直存在的[內存墻]與[通信墻]問題。

美國能源部旗下的實驗室，已經在預研基于硅光技術的全光互連超算架構，預計到2030年，全球Top500超算中，將有超過60%采用硅光互連方案。

②第二增長曲線：電信網絡與6G通信

硅光相干技術已經實現了規�；瘧�用，Acacia、思科等廠商推出的硅基相干光模塊。

將原本需要機架式安裝的相干傳輸設備，縮小到了可插拔模塊的尺寸，成本降低了50%以上，功耗降低40%。

面向6G時代，硅光技術更是成為了核心使能技術。

6G網絡需要實現太赫茲級的傳輸速率、亞毫秒級的端到端延遲，傳統電互連方案無法滿足這種需求。

硅光技術憑借其高速、低功耗、高集成的特性，將成為6G基站、核心網、太赫茲通信系統的核心支撐技術。

Yole預測，到2030年，電信市場在硅光整體市場中的占比將提升至30%，成為硅光產業最重要的增長引擎之一。

③新興爆發場景：車載激光雷達與自動駕駛

硅光技術帶來的全固態FMCW激光雷達方案，將發射、接收、掃描、信號處理等所有功能，都集成在一顆毫米級的硅光芯片上。

沒有任何移動部件，可靠性大幅提升，使用壽命是傳統機械激光雷達的10倍以上。

同時，通過CMOS工藝規模化量產，成本可以降低到傳統激光雷達的1/10以下。

目前，Aeva、Voyant Photonics等海外廠商已經推出了基于硅光技術的全固態4D激光雷達，國內的洛微科技、摩爾芯光等企業，也實現了硅光FMCW激光雷達的量產落地。

Yole預測，到2030年，車載激光雷達領域的硅光市場規模將突破15億美元。

④前沿場景：醫療傳感、量子計算與光計算

基于硅光芯片的生物傳感器，可以實現對血糖、血脂、心率等生理指標的無創、實時監測。

蘋果等消費電子巨頭都在研發基于硅光技術的無創血糖監測方案，未來有望集成在智能手表等可穿戴設備中。

硅光技術成為了光量子計算規�；�發展的核心支撐。

硅光技術可以將單光子源、光量子門、光子探測器等所有器件，都集成在一顆硅芯片上，實現光量子系統的小型化、規模化、量產化。

PsiQuantum、合肥硅臻等企業，已經基于硅光技術開發出了可量產的光量子計算平臺。

更長遠來看，硅光技術還將推動光計算的發展。

光子計算相比電子計算，具有并行度高、功耗低、速度快的天然優勢，在AI推理、密碼破解、科學計算等場景中，擁有遠超電子芯片的潛力。

硅光技術的成熟，讓大規模光子集成電路的量產成為可能，未來有望實現[傳輸與計算一體化]的全光芯片，顛覆現有的計算架構。

第三章：全球硅光產業的布局與暗戰

硅光產業的巨大潛力，吸引了全球科技巨頭的爭相布局，形成了[國際巨頭領跑、中國廠商快速追趕]的產業格局。

不同廠商基于自身的資源稟賦，選擇了不同的技術路線與發展策略，在全球市場展開了激烈的競爭。

英特爾通過收購Acacia Communications，英特爾補齊了相干通信領域的短板，進一步鞏固了市場領先地位。

其核心戰略是利用硅光技術的全棧能力，為數據中心客戶提供[計算+互連]的一體化解決方案，與英偉達形成差異化競爭。

AMD則通過收購Enosemi等硅光初創企業，快速補齊技術短板。

其硅光方案主要適配MI系列GPU與 EPYC處理器，瞄準超算與AI集群市場。

思科通過收購Luxtera、Acacia兩大硅光先驅企業，獲得了單片集成硅光與相干通信的核心技術，形成了[芯片-模塊-設備-系統]的完整解決方案。

思科的核心戰略是將Silicon One交換芯片與Acacia硅光技術深度整合，打造開放的AI網絡堆棧。

在AI網絡時代，避免被白盒交換機和獨立光模塊廠商邊緣化，重新掌握網絡市場的定價權與話語權。

隨著AI算力業務的爆發，英偉達成為了全球高速光模塊最大的采購方，同時也開始深度布局硅光技術與CPO方案。

在GTC 2026大會上，英偉達Spectrum-X CPO交換機實現了規模量產。

同時英偉達還在與臺積電合作研發GPU與硅光引擎的3D堆疊封裝方案，未來有望將光互連直接集成到GPU芯片內部。

它通過定義AI集群的互連標準，直接決定了硅光技術的演進方向，成為了產業中最具話語權的廠商之一。

2025年底，格芯宣布完成對新加坡硅光企業AMF的收購，迅速將AMF的200mm產線升級至300mm。

結合自身此前推出的Fotonix硅光子平臺，打造了業界首個全集成的硅光制造平臺，在射頻與硅光集成領域形成了獨特的技術壁壘。

博通、Marvell則聚焦芯片級解決方案，憑借在交換芯片領域的市場優勢，深度布局CPO技術。

博通已經推出了51.2Tbps的CPO交換機芯片，與谷歌、Meta等云廠商深度合作，推動CPO方案的規模落地。

這些廠商的核心策略是將硅光引擎與交換芯片深度綁定，提供芯片級的光電集成解決方案，在下一代互連技術競爭中占據先機。

中國廠商正在向產業鏈上游的芯片設計、晶圓制造環節快速突破，形成了[梯隊競爭、全面追趕]的發展格局。

中際旭創與博通、英偉達等廠商合作開發下一代光電集成方案，持續鞏固技術領先優勢。

新易盛則通過收購美國硅光初創企業Alpine Optoelectronics，快速補齊了硅光芯片的自研能力，形成了[硅光芯片+光引擎+光模塊]的全鏈條布局。

劍橋科技則憑借與微軟、Meta的合作，在高速硅光模塊市場實現了快速增長。

結尾：

回望四十年，硅光技術從0到1的突破，它的真正意義，不在替代銅線，而在改變計算體系。

當光進入芯片，信息的流動方式被重寫，而這是[光電同芯]的真正含義。

部分資料參考：智能傳感器網《硅光技術（上）：技術演進與產業基石》，黃大年茶思屋：《GTC2026觀察|站在CPO爆發的前夜，回顧硅光技術發展的四十年歷史》，芯聯匯：《IMEC：硅光的瓶頸，已經不是[能不能做出來]》

       原文標題 : 深度丨光電同芯，回望硅光四十年