光芯片开启技术革新浪潮
在算力需求激增的当下，光技术正逐步取代传统电信号，成为推动下一代通信与计算的基石。
随着人工智能模型训练对网络带宽提出Tb/s级别的要求，以及5G向6G演进中对太赫兹通信的探索，光芯片作为光通信系统的核心组件，正迎来技术密集突破的关键阶段。
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近期，全球多个研究机构在光芯片领域取得重要进展。
德国IHP研究所近日在《自然·通讯》上发表研究，推出首款单片集成的硅锗光子平台，突破了传统硅光子学的带宽限制。
该平台通过在同一晶圆上集成电吸收调制器（EAM）与鳍型光电探测器（PD），实现了前所未有的性能表现。
其中，20μm长度的EAM外推3dB截止频率达到140GHz，而40μm长度的调制器带宽稳定在100GHz以上；鳍型光电二极管的带宽更是突破200GHz，远超此前硅基平台的40-50GHz上限。
利用这一集成方案，团队在1575nm波长下实现了140Gbps的NRZ信号传输，优化条件下甚至可达160Gbps，且无需发射端预均衡。
该技术基于200mm BiCMOS产线，兼容现有CMOS制造流程，具备快速量产的可能性，为未来大规模应用提供了基础。
同时，该平台成功克服了传统工艺中硅浓度控制不精准的问题，拓展了器件的波段范围，从而增强了实用性。
这一进展不仅在材料层面实现了突破，更为硅光技术迈向更高带宽应用扫清了障碍。
在高速传输方面，比利时Imec与美国NLM Photonics合作，利用硅基材料实现了每通道400 Gb/s以上的传输速率，打破了硅光子调制器在超高速应用中的技术瓶颈。
Imec研发的硅锗电吸收调制器在300μm²的尺寸下实现448 Gb/s数据传输，且兼容标准CMOS制造工艺。
NLM的硅-有机混合芯片则以低于1V的驱动电压，实现了较传统方案10-15倍的运行效率，芯片面积仅为17mm²。
在量子计算与高精度测量领域，美国联合量子研究所（JQI）开发的光子芯片实现了单色光到三色光的稳定转换。
该芯片通过环形谐振器阵列增强光与物质的非线性相互作用，将190 THz的单色光转化为红、绿、蓝三色光，覆盖2-4倍频。
相比传统棱镜只能分解现有光频，该芯片能够生成全新频率的光，解决了部分频率缺乏对应激光器的难题，为量子计算与精密检测提供了关键支持。
在探测技术方面，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），实现了206 GHz超宽带与0.81 A/W高响应度。
其206GHz带宽和0.81 A/W响应度的组合，创造了133.5 GHz带宽-效率乘积的世界纪录。
该器件不仅支持800 Gbps光互连，还能在无低噪声放大器的条件下，实现150 GHz载波、120 Gbps速率、54米链路的太赫兹传输，为6G通信奠定了基础。
在集成度方面，上海理工大学顾敏院士团队研发的垂直集成光学图像处理器（OGPU）将光源、计算和探测模块压缩至可手持级别。
该系统通过可寻址VCSEL阵列与非相干衍射神经网络，实现每秒2500万帧的图像识别，处理1000张图片仅需40微秒，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”芯片展现出革命性潜力。
这款尺寸为2cm×2cm×0.5cm的芯片，能够在400-1000nm的宽谱范围内实现亚埃米级光谱分辨率与千万像素空间分辨率。
其快照成像技术能够在单次捕捉中同时获取全光谱与全空间信息，突破了传统系统难以兼顾光谱分辨率与通量的瓶颈。
该芯片在天文学中具有广泛应用前景，能够实现每秒采集近万颗恒星的完整光谱，有望将银河系恒星光谱巡天周期从数千年的跨度压缩至十年以内。
在系统层面，清华大学团队构建了12.5GHz光学特征提取引擎，利用集成衍射算子与片上数据预处理模块，实现亚250 ps的矩阵矢量运算。
该引擎有效缓解了电子处理器在实时AI计算中的延迟问题。
中科院上海光机所推出的“流星一号”超高并行光计算芯片，验证了并行度超过100的光信息交互与计算。
该芯片不仅拓展了光在计算中的应用场景，也为低功耗、大算力的光子计算机提供了可能。
重塑产业底层逻辑
光芯片的持续突破正从器件层面重构从算力基础设施到终端应用的全产业链。
其应用已从传统光通信向AI算力、6G通信、量子科技、智能传感等多个领域延伸，成为推动产业转型的核心技术。
数据中心与AI算力方面，AI大模型的兴起使数据中心面临算力与能耗的双重挑战。
2025年底，Alchip与Ayar Labs联合发布光学子系统，基于台积电COUPE封装技术，将硅光芯片、电接口芯片与光学连接器整合，为每个加速器提供100 Tb/s带宽。
此类光电融合封装方案正成为下一代AI数据中心的标配。
在星际通信方面，光芯片支撑了卫星之间的高通量通信。
目前星间链路多为几十Gbps级别，而未来要实现数百Gbps乃至Tb/s级别的通信能力，光芯片是唯一可行的选择。
在通信网络中，光芯片正推动从光纤到光进芯片的演进。
面向6G，太赫兹通信成为关键方向，而光芯片则是其核心技术支撑。
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，市场规模将在2029年突破103亿美元。
在量子科技中，光芯片的低损耗与高保真特性使其成为构建量子互联网络的理想载体。
2025年底，北京量子信息科学研究院在硅基芯片上实现207次/小时的高速纠缠交换，纠缠可见度稳定在90%以上。
四川团队推出的全球首个氮化镓量子光源芯片，为量子通信与AI计算融合提供了新方向。
在智能传感领域，光电芯片正变得越来越灵敏和微型化。
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，面积仅为0.6mm²，适用于高精度气体检测。
全光谱宽带光电探测器则覆盖了从可见光到长波红外的宽范围，为自动驾驶与工业检测提供了更简洁的传感方案。
国产替代与产业突围
据权威预测，2024年全球光通信芯片组市场规模约为35亿美元，预计到2030年将超过110亿美元，年复合增长率达17%。
中国市场增长更为显著，2024年市场规模约为100-150亿元，预计2030年将达650亿元，年复合增长率超过30%。
在这一千亿级市场中，细分领域的技术突破与国产替代潜力巨大。
2026年，全球算力需求的持续增长将推动光芯片供需矛盾集中爆发，为中国企业带来突围良机。
全球光芯片龙头企业Lumentum 2026财年Q1财报显示，其营收同比增长58%，组件业务收入增长64%，毛利率达39.4%。
其磷化铟（InP）晶圆厂已满负荷运转，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芯片存在25%-30%的缺口，200G EML尤为紧缺，制约了1.6T光模块的量产。
100G EML同样面临供应问题，影响800G模块交付。
CW激光器芯片也存在中等缺口，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，光芯片成本占比达60%-70%，EML芯片占比超30%，高价值与高缺口为国产厂商提供了切入机会。
在CW激光器领域，源杰科技70mW产品已批量出货，仕佳光子50mW-200mW全系列产品完成产能配置。
在波分复用芯片与DFB激光器领域，国内企业已打破国外垄断，100G EML芯片实现量产，200G产品进入送样阶段。
国内首条12英寸硅光流片平台已投入使用，6英寸薄膜铌酸锂光子芯片晶圆成功下线，为800G/1.6T光模块提供材料支撑。
长期来看，构建自主可控的外延生长、腔面钝化等工艺能力，是实现进口替代的关键。
未来展望
从实验室到数据中心，再到终端感知单元，光芯片的影响力已远超“更快的网速”这一概念。
当光子逐步取代电子成为信息处理的核心载体，一个低能耗、高算力、广连接的智能时代正加速到来。
部分资料参考：爱光学《光子芯片新突破：单色激光瞬间变成全彩光谱》，循光探仪《清华大学“太极”光计算芯片的技术突破》，快粼光电FastPhide《光电探测器带宽-效率新纪录，AI光互连与6G通信核心光芯片迎重大突破》，中国光学《垂直集成光芯片：每秒2500万帧图像处理》，景云鹏投资CapitalAl+《2026“光芯片产业”趋势：硅光加速渗透下EML/CW缺口与国产IDM企业机遇》
原文标题：产业丨光芯片 新突破