光芯片迎来关键技术突破
在算力需求激增的当下，光技术正逐步取代传统电子传输，成为信息处理的核心载体。随着AI大模型训练对网络带宽的要求迈入Tb/s级别，以及5G向6G演进带来的太赫兹通信探索，光芯片作为光通信系统的核心，正迎来技术密集突破的窗口。
全球光芯片领域近期成果频出
近日，德国IHP研究所团队在《自然·通讯》杂志上发表最新研究，推出了全球首个单片集成的硅锗光子平台，打破了传统硅光子学的带宽限制。
该平台的核心突破在于电吸收调制器（EAM）与鳍型光电二极管（PD）的单片集成，关键性能指标显著优于现有硅基平台。
- 20μm长的EAM其3dB带宽达到140GHz，40μm长度的调制器带宽也稳定在100GHz以上。
- 鳍式光电二极管的带宽突破200GHz，远超传统硅基平台40-50GHz的极限。
团队还在同一晶圆上实现了调制器与光电二极管的收发链路集成，成功在1575nm波长下演示140Gbps NRZ信号传输，优化条件下甚至实现160Gbps传输，且无需预均衡。
该平台基于200mm BiCMOS产线制造，与现有CMOS工艺兼容，具备快速量产潜力，为成本优化提供了可能性。
通过改进材料处理，解决了传统工艺中对低硅浓度控制不精准的问题，同时将工作波段从L波段扩展至C波段，显著提升了平台的实用性。
在高速通信领域，比利时Imec与美国NLM Photonics分别取得重要进展。前者利用硅锗材料实现每通道400 Gb/s以上传输速率，后者则通过硅-有机混合芯片，以不到1V的电压驱动实现比传统方案高10-15倍的效率。
量子与测量领域实现光谱创新
美国联合量子研究所（JQI）开发的新型光子芯片，实现了从单色到三色的光转换。该芯片通过环形谐振器阵列增强非线性作用，将190 THz单色光转化为红绿蓝多频光。
相较于传统棱镜仅能分解光，该芯片可生成全新频率的光，不仅节省空间与能耗，还解决了特定频率缺乏对应激光器的问题，为量子计算与精密测量提供了全新方案。
探测技术不断突破
上海科技大学陈佰乐教授团队研发的波导型修正型单行载流子光电探测器（MUTC-PD）同时实现206 GHz超宽带宽与0.81 A/W外部响应度，刷新带宽-效率乘积纪录。
该器件不仅支持800 Gbps单通道光互连，还可在无低噪声放大器条件下完成150 GHz载波、120 Gbps速率、54米链路的太赫兹传输，为6G通信提供关键支撑。
集成度与成像技术迈向新高度
上海理工大学顾敏院士团队推出的垂直集成光学图像处理器（OGPU），将光源、计算与探测模块集成于可手持的规模。该系统基于可寻址VCSEL阵列和非相干衍射神经网络，实现每秒2500万帧图像处理，准确率最高达98.6%。
在高精度成像领域，清华大学方璐教授团队研发的“玉衡”芯片，凭借2cm×2cm×0.5cm的紧凑尺寸，在400-1000 nm宽光谱范围内实现亚埃级分辨率与千万像素级空间分辨率。
该芯片可在单次快照中同步获取全光谱与全空间信息，解决了长期困扰的分辨率与通量难以兼得的瓶颈。应用于天文观测时，其每秒可获取近万颗恒星的光谱，有望将银河系恒星光谱巡天周期缩短至十年以内。
系统级创新推动算力跃升
清华大学团队构建的12.5 GHz光学特征提取引擎，通过集成衍射算子与片上数据准备模块，实现亚250 ps的矩阵运算速度，有效突破AI实时处理中的延迟瓶颈。
中国科学院上海光机所推出的“流星一号”光计算芯片，首次在单一平台上实现超过100路并行光信息交互与计算，理论算力极为惊人，为低功耗、高算力光子计算机带来可能。
重构产业底层逻辑
光芯片的持续突破，正从核心器件层面重塑整个产业链，其应用已从传统光通信扩展至AI算力、6G通信、量子科技、智能传感等多个领域。
1. 数据中心与AI算力
随着AI模型规模的指数级增长，数据中心面临算力不足和能耗居高不下的双重挑战。光芯片的引入正在改变这一现状。
2025年底，Alchip与Ayar Labs联合发布的光学子系统，采用台积电COUPE封装技术，将硅光芯片、电接口芯片和光学连接器集成，为每个加速器提供100 Tb/s带宽。
该技术正逐步成为下一代AI算力中心的标准配置，光芯片的应用从可插拔光学器件向共封装光学架构演进。
2. 通信网络
光芯片正在推动从“光纤到家”向“光进芯片”的跨越。面向6G时代，太赫兹通信成为关键，而光芯片正是其核心支撑。
据预测，2026年全球硅光模块出货量将占光模块总出货量的50%以上，2029年市场规模将达103亿美元，年复合增长率高达45%。
高端光模块中光芯片价值占比达70%，将直接受益于通信网络的升级。
3. 特种应用
在量子科技领域，光芯片的低损耗与高保真特性使其成为构建量子互联的理想载体。
2025年底，北京量子信息科学研究院在硅基光子芯片上实现高速纠缠交换，速率达207次/小时，纠缠可见度稳定在90%以上。
四川团队推出的氮化镓量子光源芯片，为量子通信与AI算力融合开辟新路径。
在智能传感领域，光电芯片正变得更为灵敏与微型化。吉林大学与香港理工大学联合开发的超紧凑光热传感芯片，仅0.6 mm²，可用于高精度气体检测。
全光谱宽带光电探测器的出现，覆盖了可见光至长波红外范围，简化了自动驾驶和工业检测系统。
在AR/VR、激光制造与天文观测等领域，光芯片的微型化与低功耗特性正不断拓展市场边界。
国产光芯片的突围机遇
据行业机构预测，2024年全球光通信芯片市场规模约35亿美元，预计2030年将超过110亿美元，年复合增长率达17%。
中国市场增长尤为显著，2024年市场规模约100-150亿元人民币，预计2030年将达到650亿元人民币，年复合增长率超30%。
在这一千亿级市场中，细分领域的技术突破与国产化替代将催生大量新机会。
2026年，随着全球算力需求持续增长，光芯片市场供需矛盾加剧，中国厂商迎来突围窗口。
全球光芯片龙头Lumentum 2026财年Q1财报显示，其营收同比增长58%，组件业务收入同比上涨64%，毛利率达39.4%。
其磷化铟（InP）晶圆厂满负荷运转，订单能见度覆盖至2026-2027年，未来多个季度产能已售罄。
当前EML芯片总缺口达25%-30%，其中200G EML缺口最严重，直接影响1.6T光模块量产。100G EML同样存在供应压力，影响800G模块交付。
CW激光器芯片也存在中等程度缺口，70mW产品已开始供货，100mW高功率版本预计2026年中量产。
在高端光模块中，光芯片占BOM成本的60%-70%，其中EML芯片占比超30%。巨大的供需缺口为国产厂商提供了切入供应链的契机。
- 源杰科技的70mW CW激光器已批量交付，100mW产品通过客户验证。
- 仕佳光子的CW激光器已获客户验证并小批量出货，50mW-200mW全系列完成产能配置。
- 在波分复用芯片、DFB激光器等领域，仕佳光子与长光华芯等企业已打破国外垄断。
展望2026年，随着Lumentum产能释放，EML芯片供应将有所缓解，但200G EML与100mW CW激光器缺口可能延续至2027年。
短期内国内厂商可抓住CW激光器与中低端EML芯片等机会，长期则需构建自主可控的外延生长与腔面钝化等核心工艺能力，实现真正的进口替代。
光芯片开启智能时代
从实验室器件到数据中心核心，再到终端感知单元，光芯片的演进远超“更快的网速”这一维度。当光子逐步取代电子成为信息处理的主流载体，一个低能耗、高算力、广连接的智能时代正加速到来。
参考资料： 爱光学、循光探仪、快粼光电、中国光学、景云鹏投资CapitalAl+