AI大模型的竞争正在把数据中心互联推向物理极限。随着集群规模从万卡走向十万卡乃至百万卡，光互联的带宽需求呈指数级膨胀：行业现状是800G已规模商用、1.6T开始起量、3.2T路线图清晰。与此同时，1.6T之后的3.2T等于8×400G，而传统硅光在400G/lane面临“没有现成方案”的窘境，薄膜铌酸锂被公认为最有希望的候选。而在电互连一侧。DSP的处理速度已经跟不上带宽的膨胀速度，SerDes 每代功耗递减的红利日益收窄，“铜退光进”正在从口号变成架构现实：NPO（近封装光学）和 CPO（共封装光学）把光引擎从前面板搬到交换芯片和 GPU 旁边，用更短的电走线换取更高的带宽密度和更低的功耗。
两条线索交织之下，9 月深圳的光博会正成为观察光芯片产业链的最佳窗口。
光源：三条技术路线
激光器是光模块的心脏。本届展会上，光源企业主要有三条技术路线。
第一条路线是垂直腔面发射激光器（VCSEL），基于砷化镓材料，可以直接通断调制、出多模光，速率上限相对较低但成本最低，主要面向短距。华芯半导体展出了850nm 10G/25G VCSEL芯片和1×4的56G/112G/224G VCSEL阵列，并宣布累计交付在网运行芯片超1亿颗。真正的看点在224G，这是200G/lane多模方案的关键，华芯给出的量产时间是2027年下半年，与国际大厂基本同节奏。
第二条路线电吸收调制激光器（EML）。据介绍，EML将DFB激光器与EA调制器集成于同一芯片，无需外置调制器，直接加载电信号即可实现光信号调制，适配插拔式光模块、AI机柜短距传输场景，但单颗仅支持一对一配置，无法实现多通道一拖多部署。度亘核芯推出1271/1291/1311/1331nm的100G PAM4 CWDM EML芯片及配套COC器件，调制带宽大于40GHz，面向AI数据中心400G-FR4、800G-FR8场景，并凭借自主IDM全链条平台在带宽、消光比、线性调制与光谱稳定性上同时发力；其外调制特性避免了激光器直接调制的啁啾效应，保证长距离传输的信号质量，据悉其还在研发400mW的VCSEL/DFB光源。苏州鼎芯则展示了100G/200G EML系列，采用有源对接方案，独立优化DFB部分和EA部分，能同时实现DFB的高功率输出以及EA的高调制速率。采用含铝材料量子阱，通过合理的设计保证在高带宽的基础上实现高消光比。此外，其还展出两个颇具巧思的衍生产品：50G Tunable EML（可调谐EML）可通过调整光栅折射率输出不同波长的光，可作为通用备份件降低多波长场景的备件储备成本，在某一波长产品故障时可直接调整波长替代；56G EML+SOA把半导体光放大器集成进激光器芯片链路中，对调制后的弱光信号进行增益补偿。
第三条路线是高功率CW DFB。硅材料本身不发光，硅光时代光源从“每通道一颗激光器”变成“一颗激光器喂多路通道”，功率成为新的瓶颈。海思展示了大功率CW光源芯片：面向DR4/DR8并行单模的DRx系列给到400/200/130/100/80mW的完整功率梯度，面向800G 2×FR4的给到100/80mW，用功率档位覆盖两类主流高速模块架构。苏州鼎芯的高功率CW激光器（70/100/200mW）采用低成本的脊波导集成无源对接方案，实现产品的高可靠性的前提下能有效降低制造成本，提高产能。同时通过对接材料设计能实现发散角的调谐，提高耦合效率。华芯半导体的CW激光芯片2026年已送样，2027年量产。CW激光器（连续波激光器）不直接承担调制，只提供连续光，再由硅光调制器完成高速电光转换。
调制器：结构之争、良率之困与材料换代
光源解决“光从哪里来”，调制器解决“信息如何加载到光上”，它是光芯片中技术含量最高的环节。原理上，调制器主要分马赫-曾德（MZM）与微环两大结构。MZM性能稳健、线性度好，但尺寸偏大、集成难度高、功耗较高；微环小巧省电、天然适配多波长DWDM，是NPO/CPO多通道光引擎的理想选择，但其工艺敏感性高、制程偏差大，且极易受温度影响。行业走向NPO/CPO后，架构天平正在向微环倾斜。
制约微环的首要难题是良率。据介绍，目前国内微环工艺的良率仅约10%，海外普通Fab也不足50%。光联芯科展出的硅光无掩膜可编程光刻机，可能成为关键变量。该设备与市面通用激光修调设备原理不同，仅针对微环修调场景设计，可将微环谐振峰位置修调至10 pm以内，远优于台积电工艺自带的1nm级固有偏移误差。区别于行业内筛选良品、丢弃次品的通用做法，该设备可将所有可修复的微环全部调整至符合使用标准的状态。实际使用中，单个微环平均修调耗时约十几秒，12寸晶圆全片微环修调的总耗时约为5小时。而且，经该设备修调后的微环器件，可省去台积电工艺后续的heater修正步骤。设备的突破也让微环路线最大的量产障碍第一次有了系统性解法。除微环修调技术外，光联芯科还研发了配套的波长锁定技术，该技术通过微环旁紧邻设置的加热电阻动态调整温度，配套反馈环路抵消外部温度波动、微环间热扩散干扰等。测温、控温所需的检测环路、反馈算法、驱动电路全部集成在电芯片内部，无需额外外接独立模块，可有效解决微环器件对温度敏感的波长漂移问题。
结构之外，材料是调制器更大的变量。200G及以下硅光调制尚能胜任，但单波400G以上时硅光方案已不可行，TFLN（薄膜铌酸锂）被视为400G/lane（3.2T时代）接替硅光调制器的核心候选。国内铌奥光电正是这一方向的头部IDM：其相干调制器产品采用偏振复用正交（DP-QPSK）方案，已应用于长距离传输与骨干网场景。面对数据中心场景，铌奥展出了400G IMDD、1.6T DR8 IMDD、800G DR4 IMDD等产品，目前处于小批量验证阶段，后续将逐步推进量产落地工作。
但决定落地节奏的瓶颈是产能。铌奥光电当前已建成6英寸晶圆量产产线、具备8英寸量产能力，然而扩产节奏受设备采购、调试周期及上游供应链限制，无法短期快速爬坡——建厂周期是刚性的，接不住短期突发的大规模订单。热度与产能之间普遍存在两到三年时差，这是整个TFLN板块共同的现实约束：方向确定，兑现需时。
从芯片到系统：NPO与全光交换
光源与调制器构成了光模块的器件基础，但器件层面的进步，最终要在系统架构上兑现。据介绍，200G/lane技术已于去年成熟，当前800G光模块普遍仍采用8个100G激光器并行实现；1.6T模块采用8通道200G方案成熟度较高；400G/lane的方案预计明年上半年技术成熟，相关讨论自去年OFC起已持续发酵，当前已有公开演示。但400G/lane的物理代价是传输损耗随速率平方级上升，现有传输距离无法适配现有设备架构，必须缩短交换芯片与光模块的间距、升级可处理长距高带宽信号的DSP，或者干脆改变架构。
海思展出了7.2T/6.4T内置光源NPO光引擎方案。据介绍，该产品采用SiPh单模+内置光源方案，功耗小于30W。其中，6.4T面向交换机场景采用无DSP设计，通过缩短器件间距降低插损；7.2T面向GPU场景，光源与调制器集成，省去外置保偏光纤、连接器等额外插损部件；所有光芯片均内置数字诊断上报接口，支持运行状态数据回传，便于运维阶段故障快速定位。当前，该方案仍处于样品阶段，尚未实现大规模量产。
此外，海思还展示了在算力中心硅光芯片的布局路线图。其400G/800G→800G/1.6T→1.6T/3.2T光芯片，对应单通道速率100G→200G→400G的三级跳，DR并行与FR波分双线并进。配套激光器方案从High Power CW DFB演进到TFLN调制器。
海光芯正也正在从芯片侧补上了这块拼图，其不仅带来了NPO光交换系统方案，还展示了配套的NPO硅光收发芯片。其新推出的“灵缇”芯片，是32通道NPO硅光收发芯片，单通道速率不低于200Gb/s，面向3.2T/6.4T NPO光模块。芯片采用高通道密度收发一体化设计，支持高铜柱或RDL+TMV先进封装，可显著缩短高速电互连距离；同时通过封装架构优化实现优异的低串扰特性，具备高带宽密度、低功耗、小尺寸、高集成度及良好信号完整性等优势。
网络层面，另一条线索是全光交换（OCS）。传统数据中心交换依赖电交换芯片，每个端口的光信号都要经过光电转换，而OCS直接在光层完成路由切换，全程不落地到电。孛璞半导体在硅光IP授权业务之外推出了自研OCS全光交换机，采用硅光波导+马赫-曾德干涉仪热光开关方案，整机功耗约10瓦，切换指令响应时长100–300微秒，无机械部件，响应速度远快于传统MEMS方案，为国内同路线领先水平。国际上谷歌已应用同类产品，西班牙厂商iPronics为其国际供应商。孛璞半导体此次展出的是已推出的32*32端口版本，明年3月将发布64*64端口版本，明年年底推出128*128端口版本。据了解，孛璞半导体的OCS全光交换机于去年启动研发，行业需求同步于去年兴起，当前国内客户正处于产品验证阶段，暂未大规模商业化落地。OCS全光交换机为当前重点主推的全新业务线，计划从明年起正式推进全量商业化落地。
全光交换与NPO是互补而非替代关系。NPO优化的是光如何进出芯片，OCS优化的是光如何在网络中流动。当电开始追不上光，变革不会停留在器件层面，而将沿着芯片、模块、交换系统一路向上传导。
不过，展会上“样品”与“量产”之间，隔着良率、可靠性与客户验证等难关，无论是海思的7.2T NPO、华芯的224G VCSEL，还是铌奥的数据中心IMDD，都还未走到规模交付。但叙事的翻转已经确凿无疑，当电开始追不上光，光芯片不再是算力基础设施的配角，而是决定集群能扩到多大、模型能训到多深的主角。这场从电到光的产业大迁移，才刚刚拉开序幕。
本文来自微信公众号 “半导体产业纵横”（ID：ICViews），作者：鹏程，36氪经授权发布。