海光芯創(chuàng)陳曉剛：硅光芯片產(chǎn)業(yè)需突破封測(cè)瓶頸

1月20日消息（蘭茜）AI時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。大模型等新興AI應(yīng)用需求海量的算力支撐，一座座智算中心拔地而起，規(guī)模龐大的萬(wàn)卡集群逐漸投入商用。如何更好地實(shí)現(xiàn)智算中心互聯(lián)，服務(wù)AI應(yīng)用創(chuàng)新發(fā)展，業(yè)界做了大量研究工作。

1月16日，作為“2025中國(guó)光通信高質(zhì)量發(fā)展論壇”的開篇之作，“智算中心互聯(lián)：算網(wǎng)協(xié)同，構(gòu)筑智算互聯(lián)新底座”線上研討會(huì)順利召開，邀約產(chǎn)業(yè)鏈專家代表，圍繞智算中心間跨地域、跨層級(jí)、跨主體、高可靠的算力協(xié)同與調(diào)度，以及智算中心互聯(lián)關(guān)鍵技術(shù)等話題展開了深入探討。

蘇州海光芯創(chuàng)光電科技股份有限公司首席科學(xué)家陳曉剛應(yīng)邀作了題為《AI時(shí)代的硅基光電芯片的發(fā)展之路—— 分布式算力網(wǎng)絡(luò)需要 Fabless 2.0》的主題報(bào)告。在報(bào)告中，陳曉剛指出，當(dāng)前AI技術(shù)蓬勃發(fā)展，對(duì)硅光芯片需求量激增，而硅光產(chǎn)業(yè)鏈條中封測(cè)產(chǎn)能是關(guān)鍵瓶頸，為解決封測(cè)困境對(duì)硅光產(chǎn)業(yè)提出Standard（標(biāo)準(zhǔn)化），Simplified（簡(jiǎn)單化）、Scalable（規(guī)?；hared（多平臺(tái)共享）四點(diǎn)要求。

機(jī)遇挑戰(zhàn)并存，光電混合集成主板是未來(lái)技術(shù)方向

隨著數(shù)據(jù)中心光互聯(lián)市場(chǎng)需求的持續(xù)攀升以及 AI 技術(shù)的不斷演進(jìn)，硅基光電芯片產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)也面臨著諸多嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。陳曉剛表示，在過(guò)去的 7 年中，AI 大模型的算力增長(zhǎng)以每年 10 倍的速度持續(xù)擴(kuò)張。這一爆發(fā)式增長(zhǎng)對(duì)芯片間的光互聯(lián)帶寬提出了極為苛刻的要求，而電芯片間的通訊帶寬成為制約AI時(shí)代算力持續(xù)增長(zhǎng)的關(guān)鍵瓶頸。

在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，這一需求體現(xiàn)得尤為明顯。陳曉剛介紹，以 NVIDIA AI 集群為例，隨著 AI 算力的提升，交換芯片的帶寬雖每年翻倍增長(zhǎng)，但其能耗也隨之急劇遞增，供電限制導(dǎo)致芯片間互聯(lián)距離被迫拉遠(yuǎn)。因此，綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)迫切需要高速光模塊技術(shù)支持，以實(shí)現(xiàn)低能耗海量光互連、高密度互聯(lián)通道、產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)集約與共享。

在眾多光芯片技術(shù)中，硅光芯片憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)脫穎而出，承載著數(shù)據(jù)中心高速光互聯(lián)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。與 VCSEL、DML、EML、TFLN 等技術(shù)相比，硅光芯片具有低成本能共享CMOS 產(chǎn)業(yè)資源、低功耗能共封裝線性驅(qū)動(dòng)、大容量為多通道單片集成等優(yōu)勢(shì)，涵蓋從短距離到長(zhǎng)距離各類連接場(chǎng)景。

陳曉剛表示，回顧硅光技術(shù)的發(fā)展歷程，其研究初衷是為解決芯片上的高速光互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。從最初的設(shè)想逐步發(fā)展至今，已取得了顯著的階段性成果。如今，光電融合、協(xié)同發(fā)展是半導(dǎo)體工業(yè) Fabless 2.0 增長(zhǎng)模式成功的關(guān)鍵。未來(lái)，光電混合集成主板是我國(guó)一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)方向。

Fabless 2.0對(duì)硅光芯片封測(cè)段提出四點(diǎn)需求

如今，高速硅光模塊展現(xiàn)出強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭。隨著 AI 集群的快速發(fā)展，光模塊需求呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長(zhǎng)其，400G 和 800G 光模塊需求尤為旺盛，據(jù) Lightcounting 數(shù)據(jù)顯示，硅光模塊預(yù)計(jì)在未來(lái)5年光模塊覆蓋率超過(guò)50%。

然而，硅光產(chǎn)業(yè)鏈在發(fā)展過(guò)程中也面臨著諸多亟待解決的問(wèn)題，其中封測(cè)產(chǎn)能不足已成為制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。為推動(dòng)硅光芯片量產(chǎn)化發(fā)展，F(xiàn)abless 2.0 在封測(cè)段提出Standard（標(biāo)準(zhǔn)化），Simplified（簡(jiǎn)單化）、Scalable（規(guī)?；?、Shared（多平臺(tái)共享）四項(xiàng)需求。

在Standard（標(biāo)準(zhǔn)化）方面，需標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試需求，完成測(cè)試項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)化、測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)化、測(cè)試結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)量產(chǎn)階段硅光批量數(shù)據(jù)，減少冗余測(cè)試項(xiàng)，確定硅光器件測(cè)試方法及分類，確定硅光器件測(cè)試設(shè)計(jì)規(guī)則等；標(biāo)準(zhǔn)化可靠性認(rèn)證方法及規(guī)范，參考半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)成熟標(biāo)準(zhǔn)體系，針對(duì)硅光芯片特有器件制定專屬的可靠性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化組織立項(xiàng)硅光芯片可靠性認(rèn)證方法及規(guī)范；標(biāo)準(zhǔn)化封裝方式，與傳統(tǒng)電芯片相比，硅光芯片封裝方案多樣化和特異化，無(wú)統(tǒng)一設(shè)計(jì)規(guī)則，需探索建立標(biāo)準(zhǔn)化的封裝方式。

在Simplified（簡(jiǎn)單化）方面，需極簡(jiǎn)光 IO 設(shè)計(jì)，由于硅光耦合是封測(cè)產(chǎn)能的主要限制因素，其耦合容差小、過(guò)程復(fù)雜且片上損耗大，且每套耦合設(shè)備月產(chǎn)能<5K，遠(yuǎn)低于市場(chǎng)需求，因此，面向千萬(wàn)以上市場(chǎng)，需要極簡(jiǎn)光IO技術(shù)；減少性能冗余，目前典型硅光DR4模塊（<500m）系統(tǒng)鏈路預(yù)算有近10dB冗余，AI集群內(nèi)部互聯(lián)以短距為主，可以推動(dòng)新的標(biāo)準(zhǔn)制定，從而節(jié)省封測(cè)成本；測(cè)試需求簡(jiǎn)化，硅光產(chǎn)品測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)于傳統(tǒng)光模塊，需要對(duì)測(cè)試流程進(jìn)行簡(jiǎn)化和優(yōu)化。

在Scalable（規(guī)?；┓矫?，晶圓級(jí)貼裝技術(shù)相較于傳統(tǒng)工藝具有更高效率，能滿足更大產(chǎn)能需求，此外建設(shè)全自動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化封測(cè)線也是實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)的關(guān)鍵，其產(chǎn)能需與量產(chǎn)晶圓廠相匹配，確保整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

在Shared（多平臺(tái)共享）方面，需與CMOS產(chǎn)業(yè)鏈共享，陳曉剛介紹，硅光芯片目前市場(chǎng)需求約為傳統(tǒng)半導(dǎo)體產(chǎn)線產(chǎn)能的 1/10，共享半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)鏈，采用“zero-change”SOI工藝和chiplet封裝有望最大幅度降低產(chǎn)品成本，此外，硅光技術(shù)具有融合電學(xué)與光學(xué)優(yōu)勢(shì)，需擴(kuò)展到更多的應(yīng)用領(lǐng)域，如光通信、生物傳感、消費(fèi)者行業(yè)、汽車行業(yè)等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)微電子與光電子優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

生成海報(bào)

免責(zé)聲明：本網(wǎng)站內(nèi)容主要來(lái)自原創(chuàng)、合作伙伴供稿和第三方自媒體作者投稿，凡在本網(wǎng)站出現(xiàn)的信息，均僅供參考。本網(wǎng)站將盡力確保所提供信息的準(zhǔn)確性及可靠性，但不保證有關(guān)資料的準(zhǔn)確性及可靠性，讀者在使用前請(qǐng)進(jìn)一步核實(shí)，并對(duì)任何自主決定的行為負(fù)責(zé)。本網(wǎng)站對(duì)有關(guān)資料所引致的錯(cuò)誤、不確或遺漏，概不負(fù)任何法律責(zé)任。任何單位或個(gè)人認(rèn)為本網(wǎng)站中的網(wǎng)頁(yè)或鏈接內(nèi)容可能涉嫌侵犯其知識(shí)產(chǎn)權(quán)或存在不實(shí)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)及時(shí)向本網(wǎng)站提出書面權(quán)利通知或不實(shí)情況說(shuō)明，并提供身份證明、權(quán)屬證明及詳細(xì)侵權(quán)或不實(shí)情況證明。本網(wǎng)站在收到上述法律文件后，將會(huì)依法盡快聯(lián)系相關(guān)文章源頭核實(shí)，溝通刪除相關(guān)內(nèi)容或斷開相關(guān)鏈接。