分析丨光电融合，引发产业链价值重构？

作者 | 方文三

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激光器与衬底成为核心战略资产

价值重心上移，正将光电融合产业链的焦点推向上游。1.6T 光模块所需的 200G EML 激光器芯片，全球供需缺口已超 30%，头部厂商订单排期至 2028 年。

更为稀缺的是磷化铟衬底。Yole 预计 2026 年全球需求达 260 万至 300 万片，而有效产能仅约 75 万片，缺口超 70%。且 90% 以上高端产能由住友、AXT 和 JX 金属掌控，新产线建设周期长达 18 至 36 个月。

稀缺性质的变化意味着市场争夺的不仅是排期，更是战略资源。英伟达已向 Lumentum 和 Coherent 各投资 20 亿美元以锁定未来产能。光源已从普通 BOM 采购项，转变为计算平台必须提前布局的战略能力。

Lumentum 强调“Fab 为本”，折射出光器件行业的价值逻辑正向晶圆制造靠拢。硅光技术的引入增加了变量，其以大功率 CW 光源替代部分 EML，规模化后整机 BOM 成本可降低约 30%，在短距 1.6T 场景渗透率有望达 70% 至 80%。

需求因此转向 CW 激光器和外置光源模块。中国厂商虽在 100G EML 和 CW 光源上取得突破，但 200G EML 仍由美日企业主导。工信部提出到 2028 年实现 200G EML 光芯片 45% 自给率，国产替代的关键在于攻克高价值难点。

CPO 并未简单压缩上游价值。虽然单端口离散器件减少，但对光源功率、稳定性、寿命及冗余的要求同步提高。康宁展示的 102.4Tbps CPO 方案包含 1024 根信号光纤和 16 个可插拔激光源模块，连接器与光纤正升级为芯片级精密接口。

材料体系走向异质集成，SOI、磷化铟、锗、氮化硅、薄膜铌酸锂各司其职。Soitec 预计 2027 财年 Photonics-SOI 收入将在 2026 财年基础上翻倍。光电融合真正改变的是价值链重心：光模块仍在台前，而材料、晶圆和精密光学已在后台重新定价。

晶圆厂争夺光电融合平台权

光子芯片并不盲目追逐最先进逻辑节点，波导尺寸受光学规律约束，成熟制程即可容纳大量器件。晶圆厂的竞争焦点已转向低损耗工艺、器件库完整性、PDK 成熟度、跨晶圆一致性、异质键合及光电协同设计。

台积电的 COUPE 平台是这一变化的缩影。该平台通过 3D 堆叠，将硅光 PIC 与电子控制 EIC 整合成光引擎，并与 HPC 芯片共封装。台积电表示，COUPE 已助力多家客户实现 200Gbps 高速传输，并持续开发可降低数据中心传输功耗 50% 以上的 CPO 方案，成功将硅光、SoIC 键合和 CoWoS 封装纳入同一制造平台。

Tower Semiconductor 于今年 5 月披露，已签署对应 2027 年 13 亿美元收入的硅光合同，并收到 2.9 亿美元预付款以预留产能。其硅光客户群超 50 家，部分客户已开始用现金锁定未来晶圆供应。随后，Tower 宣布在日本同步扩充 300mm 硅光、SiGe 及先进光学封装能力，首阶段计划于 2027 年第四季度就绪，双轨扩产净投资预计最高 30 亿美元。

这种将晶圆制造与光学封装列入同一产业中心的布局，已超越传统特色晶圆代工的业务边界。材料供应也被纳入长期合同，2026 年 6 月，Tower 与 IQE 签署多年期磷化铟外延片协议，覆盖 200Gbps/lane 产品生产及 400Gbps/lane 调制器原型等应用，并设定了最低采购承诺。

这表明硅光平台正向上游 III-V 材料延伸，以突破单一材料体系的性能限制。由此形成的新壁垒难以仅用晶圆尺寸概括：300mm 虽有利于提升产能和降低成本，但前提是耦合均匀性、器件库、光学测试和异质键合良率必须同步成熟。若缺乏稳定的 PDK、自动化测试和客户设计生态，大规模产线反而可能放大报废成本。

封装成为系统良率的关键责任人

随着光器件靠近芯片，封装已演变为一场精密的系统工程。CPO 内部集成了高功耗 ASIC、EIC、PIC、光引擎、光纤阵列和激光输入。电、光、热及机械结构相互牵制，微小的翘曲、温漂或耦合偏移都可能被放大为整机损失。

日月光 2025 年展示的 CPO 器件尺寸已超 75mm×75mm，多个光引擎直接安装于基板，能耗低于 5pJ/bit。然而，决定量产能力的核心在于共面度、光纤耦合精度、装配精度及多器件协同能力。

复杂度上升带来了高昂代价：一颗光引擎失效可能导致昂贵的交换 ASIC 和先进基板连带报废。因此，已知良品光引擎（KGD）、晶圆级光学测试、并行测试及老化筛选已成为量产基础设施。

实验室光学测试常以分钟计，而半导体产线要求秒级节拍。Marvell 在 2026 年将此矛盾称为硅光制造的“测试墙”。测试设备、光探针、自动对准、标定软件和良率分析，可能由此孕育出新的利润池。

封装企业的角色正在转变：它们开始深度参与架构设计、散热管理、材料选择及系统测试。晶圆厂向光学封装延伸，光模块厂则将耦合和光引擎能力带入 CPO 领域。过去分散的技术体系，最终需在封装环节完成物理整合。

玻璃基板和 TGV 受到关注亦源于此变化。2026 年研究显示，TGV 样品 3dB 带宽已超 110GHz。这虽不足以证明玻璃将迅速替代现有中介层，但说明未来封装载体需同时容纳高频电信号、光学结构和异构集成。

CPO 真正抬高的是封装行业的能力门槛。拥有先进封装产能并不意味着掌握稳定的光电封装。唯有将精密耦合、测试、材料和系统设计转化为可复制的制造能力，方能获取光电融合时代的新增价值。

产业分工格局面临重塑

可插拔模块之所以长期存在，关键在于其独立性：故障可替换、模块可单独测试、不同供应商可围绕标准接口竞争。CPO 将更多部件集成于同一封装，在提升性能的同时也放大了故障成本和制造复杂度，这决定了产业不会整齐划一地从 Pluggable 跃迁至 CPO。

2026 年，Coherent 在推进 CPO 技术的同时，仍展示了面向 1.6T、3.2T 乃至 12.8T 系统的下一代可插拔方案。现实中的数据中心的likely 将长期并存多种路线：可插拔、LPO/LRO、NPO、CPO 以及更靠近计算核心的 Optical I/O，各自在不同距离、成本和可靠性需求下寻找定位。

另一个关键问题是，光每向芯片靠近一步，价值链便发生一次迁移。在板边，价值集中于光模块；靠近封装时，硅光芯片、激光源与精密光学权重提升；进入 Package 内部，晶圆工艺和先进封装重要性显著上升；若继续向计算 Die 靠近，系统设计与 Foundry 平台甚至可能成为决定性力量。

过去十多年，先进制程解决计算密度，HBM 提升存储带宽，Chiplet 实现芯片重组。光电融合则将位于芯片之外的技术体系引入内部。光学、晶圆与封装，从前如三条各自延伸的河流，如今在 AI 算力的驱动下逐渐汇入同一个狭窄河口。

下一轮产业竞争将少有泾渭分明的上下游界限：掌握光源的企业将靠近芯片，晶圆厂将涉足光学领域，封装厂将承担更多系统集成职责，而算力巨头则会更早介入关键材料和产能布局。

结语

光的位置变化，实质上映射着产业利润池的迁移，这也是当前光电融合最值得关注的趋势。它正将光推至计算芯片身侧，并将材料、晶圆、封装和系统压缩成一条更短、更厚重的价值链。

参考资料：OFweek 光学网、同花顺财经、SEMI 大半导体产业网等相关行业报告。