趋势丨硅光子逼近物理极限，下一代光调制技术成CPO进阶关键- 大数跨境

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趋势丨硅光子逼近物理极限，下一代光调制技术成CPO进阶关键

AI芯天下

2026-08-01

导读：近日，韩国媒体ZDNet Korea放出消息，三星电子、SK海力士、美光科技相继叫停或大幅缩减CXL控制器自研项目。

·聚焦：人工智能、芯片等行业

前言：

2026 年 3 月，英伟达 GTC 大会宣布新一代 Vera Rubin 平台量产，CPO（共封装光学）正式从概念走向现实。然而，承载 CPO 梦想的硅光调制器正逼近物理极限，光互联技术亟需新的突破。

作者 | 方文三

图片来源 | 网络

AI 算力狂飙：光互联成为“必选项”

AI 算力的爆发将光互联推向舞台中央。800G 光模块已批量上量，1.6T 开启出货，CPO 在英伟达 Spectrum-X/Quantum-X 推动下加速商用。

需求端拉动力度前所未有。2026 年下半年量产的 GPU，单条 25mm 边缘接口带宽将达到双向各 14.4Tb/s，并将在 2032 年继续攀升。传统铜基高速 I/O 技术受功耗墙与带宽墙双重制约，难以支撑 224Gbps 及以上速率的规模化部署。光互联成为唯一出路，但传统硅光子技术尺寸大、带宽低、功耗高的短板日益暴露。

硅光调制器的“天花板”：物理极限在哪里

问题的核心在于电光调制器。作为光通信链路的“心脏”，调制器直接决定带宽、功耗与集成度的上限。纯硅缺乏线性电光效应（Pockels 效应），依赖载流子色散机制导致光吸收损耗大、带宽有限且驱动电压高。受限于等离子体色散效应的物理机制，传统硅基调制器的效率与损耗呈正相关，发展受阻。

此外，受衍射极限及“调制效率 - 带宽 - 光损耗”制衡关系影响，主流硅光调制器长度达 3000 至 5000 微米，工作带宽仅约 60GHz。庞大的尺寸占用宝贵空间，带宽瓶颈明显，难以满足未来 3.2T 及以上光模块、CPO 及片上/板级光 I/O 的需求。研究方向正转向异质材料。

薄膜铌酸锂：3.2T 时代的“性能之王”

在硅光触顶背景下，薄膜铌酸锂（TFLN）异军突起。凭借超高电光系数与实测 110GHz+ 带宽，TFLN 成为实现单波 400G 最具工程可行性的“性能引擎”。

铌酸锂具有显著的线性电光效应，其电光带宽和插损性能远超硅光调制器。商用 TFLN 调制器 3dB 带宽已超 110GHz，实验室实测达 170GHz+，功耗比磷化铟低 30% 至 50%。2026 年 3 月，国家信息光电子创新中心发布业内首款 170GHz 铌酸锂薄膜电光调制器，为 3.2T 高速传输奠定基础。

业内调研显示，薄膜铌酸锂调制器芯片需求将从 2025 年的 15-20 万颗飙升至 2026 年的 50-60 万颗。苏州易缆微已成功推出适用于 3.2T 光模块的单波 400Gbps 光芯片。预计 2026 年全年进行中样测试认证，2027 年上半年小批量投放。

然而，薄膜铌酸锂并非完美。其与标准 CMOS 工艺不兼容，锂元素污染硅晶圆厂，限制了电路复杂度和生产规模。当前良率仅约 20%，成本约为硅光的 7 倍。2026 年全球 8 英寸晶圆需求达 50 万片，有效供给仅 30 万片，缺口超 40%，头部厂商交期已排至 2027 年。

下一代光调制技术的“军备竞赛”

除薄膜铌酸锂外，多条技术路线同步推进：

钛酸钡（BTO）：高系数优势

钛酸钡电光系数较铌酸锂高一个数量级，可实现亚伏级驱动电压与百 GHz 级带宽。2026 年 OFC 上，麦吉尔大学展示了基于 BTO 的 448G PAM4 硅光异质集成芯片，6dB 电光带宽达 105GHz。La Luce Cristallina 也推出了 200 毫米钛酸钡晶圆测试版。

等离子体激元（Plasmonics）：终极突破

Marvell 研究人员利用等离子体效应，将硅光调制器尺寸缩短 300 至 500 倍至约 10 微米，带宽突破 1THz，较现有 60GHz 提升超 10 倍。该技术有望支持 3.2T 以上光模块，2026 年已交付含等离子体收发器的 400G/lane 高速样品。Polariton Technologies 的等离子体调制器 6dB 带宽已突破 1THz 阈值。

电光聚合物等其他路线也在推进。Lightwave Logic 与 Tower Semiconductor 合作验证低功耗 200G 和 400G 调制器架构。但除薄膜铌酸锂外，多数新技术仍处于工程验证阶段，距离规模商用尚有距离。

CPO 的进阶之路：调制器是关键

CPO（共封装光学）将光引擎与交换芯片或 GPU 集成在同一基板内，将高速电信号传输限制在毫米级。相较传统可插拔方案，CPO 功耗降低 40% 以上，带宽提升 3 倍，延迟缩短 50%。

2026 年成为 CPO 商业化元年。台积电 COUPE 平台预计进入量产，主导硅光子学标准生态。台积电计划到 2028 年将光子集成电路产能扩大 30 倍，达到每月至少 2.5 万片晶圆，年化 PIC 产出将从 400 万颗飙升至近 1.94 亿颗。

CPO 的进阶高度取决于光调制器。薄膜铌酸锂具备高带宽、低损耗、高线性度等优势，与 CPO 发展方向高度适配。苏州易缆微的硅光异质集成薄膜铌酸锂技术平台，被视为实现数据中心 1.6T/3.2T 集成光模块和 CPO 的核心技术。光库科技开发的新一代薄膜铌酸锂光子集成技术，在带宽、功耗及信号完整性方面亦具显著优势。

TrendForce 数据显示，2026 年 CPO 在 AI 数据中心光通信模块中渗透率约 0.5%，预计 2030 年将提升至 35%。产业节奏上，2026 年 Scale out 场景率先落地，2027-2028 年有望向市场空间更大的 Scale up 场景延伸。