光芯片技术取得多项突破，重构未来通信与计算格局
在算力需求持续激增的背景下，光子技术正逐步取代传统电子信号传输，成为通信与计算领域的新宠。尤其是在人工智能模型训练、6G通信演进以及太赫兹频段探索等方面，光芯片作为光通信系统的核心部件，正处于技术突破的高峰期。
全球科研机构密集发布光芯片新成果
近日，德国IHP研究所团队在《Nature Communications》上发表研究成果，推出全球首个单片集成的硅锗光子平台。该平台通过在同一晶圆上集成电吸收调制器（EAM）与鳍型光电二极管（PD），突破了传统硅光子平台的带宽瓶颈。
该平台中，20μm长的EAM外推3dB带宽达140GHz，40μm长的EAM带宽稳定在100GHz以上，而鳍式光电二极管的带宽更超过200GHz，远超现有硅基平台的40-50GHz上限。
团队在1575nm波长下演示了140Gbps NRZ信号传输，并在优化条件下实现160Gbps NRZ信号，且无需预均衡。平台基于200mm BiCMOS产线制造，兼容CMOS工艺，具备快速量产潜力。
在高速光传输方面，比利时Imec与美国NLM Photonics分别采用硅基材料实现了400 Gb/s以上每通道的数据传输。Imec的硅锗EAM在300μm²的紧凑封装下实现448 Gb/s速率，NLM的硅-有机混合芯片则以1V以下驱动电压，实现了传统硅光子器件10-15倍的运行效率。
光子芯片在量子与精密测量领域展现潜力
美国联合量子研究所（JQI）开发的新一代光子芯片，利用环形谐振器阵列实现单色光到三色光的频率转换，可生成红、绿、蓝等倍频光，为量子计算和精密测量提供了新工具。
该芯片通过增强非线性效应，使光子在谐振腔内循环数百万次，大幅提升了频率生成的效率，解决了传统系统在特定频率光源获取上的难题。
国内研究团队在光探测与成像领域取得突破
上海科技大学陈佰乐教授团队研发的波导型修正单行载流子光电探测器（MUTC-PD），实现206 GHz带宽与0.81 A/W响应度，创下单通道800 Gbps光互连能力，为6G通信提供关键器件。
上海理工大学顾敏院士团队开发的垂直集成光学图像处理器（OGPU），通过可寻址VCSEL阵列与非相干衍射神经网络，实现每秒2500万帧图像处理，单次处理1000张图像仅需40微秒，准确率高达98.6%。
清华大学方璐教授团队研发的“玉衡”光谱成像芯片，具备2厘米×2厘米×0.5厘米的小型化设计，在400-1000 nm宽谱范围内，实现亚埃米级分辨率与千万像素级成像能力。该芯片可在一次快门中获取全光谱与全空间信息，有望加速银河系恒星光谱巡天进程。
光芯片推动算力与通信基础设施升级
光芯片正在从核心器件层面重构数据中心、AI训练、通信网络和量子计算等领域的底层逻辑。其应用已从传统光通信扩展至高性能计算、6G通信、量子互联等多个前沿方向。
在数据中心领域，Alchip与Ayar Labs联合推出的光学子系统，基于台积电COUPE封装技术，为加速器提供100 Tb/s带宽，成为下一代AI算力中心的标准配置。
在卫星通信方面，光芯片可支持数百Gbps甚至Tbps级别的高通量星间通信，为全球无缝互联提供支撑。预计到2029年，全球硅光模块市场规模将达到103亿美元，年复合增长率高达45%。
光芯片国产化之路面临挑战与机遇
2024年全球光芯片市场规模约为35亿美元，预计2030年将突破110亿美元，中国市场的增速更为迅猛。当前，高端光模块中光芯片价值占比达70%，光芯片供应链国产化替代已成趋势。
2026年，随着全球算力需求爆发，光芯片市场供需矛盾加剧，为国内企业提供了突围窗口。源杰科技、仕佳光子等企业已在CW激光器、EML芯片等领域实现量产突破。
国内首条12寸硅光流片平台已投入使用，6寸薄膜铌酸锂光子芯片也进入量产阶段，为国产替代夯实基础。未来，构建自主可控的外延生长、腔面钝化等核心工艺，是实现全面替代的关键。
光芯片：引领低能耗、高算力的智能时代
从数据中心到终端设备，从太赫兹通信到量子计算，光芯片正在推动一场跨越性的技术变革。随着光子逐步取代电子成为信息处理的核心载体，一个更高效、更互联的智能时代正在加速到来。