近年来，800G/1.6T光模块在AI数据中心规模化部署以及光通信技术迭代的协同驱动下，光互连芯片全球市场规模已从2020年的4亿美元迅猛增长至2024年的26亿美元，CAGR高达57%，呈现出爆发性增长态势。且随着单波速率提升到200G/400G，传统2D封装技术面临信号完整性、功耗、散热和信号传输延迟等挑战，CPO先进封装需求应运而生。
目前国内公司正积极布局CPO技术，然而CPO封装上游芯片以及2.5D/3D光电混合集成封装能力方面仍存在较大短板，亟需补齐相关技术和产业链的空白。与此同时，随着带宽需求的持续攀升，光模块需要适配更多的光纤通道，以提升整体传输容量，导致数据中心光纤布线和运维成本大幅增加，传统的单芯光纤已难以满足未来超大规模互连的需求，多芯光纤互连技术逐渐成为主流解决方案，而3D光波导芯片因在插损控制、结构设计灵活性及批量制造方面的显著优势，正成为突破该瓶颈、加速多芯互连技术规模化应用的核心器件。
3D光波导芯片作为平面光波导的高阶形态，通过三维集成技术突破传统二维波导在集成度和性能上的限制，正成为高端光互连解决方案的核心组件，2025年上半年受国内外头部云厂商的推动，3D波导市场需求开始快速增长，预计2029年全球市场规模将达数十亿美元。
飞秒激光加工技术颠覆传统低效高成本加工路径
3D光波导芯片技术主要沿着两大路径发展，包括3D堆叠技术和飞秒激光加工技术：
3D堆叠技术是当前硅光子领域的主流方向，其核心是将不同的二维波导通过多种方式三维集成在同一芯片上。这种方法的基础是成熟的二维波导技术，最具代表性的是硅基光波导。三维堆叠的关键在于层间耦合器的设计与制造。
而飞秒激光加工技术则为3D光波导提供了另一种独特解决方案。该技术利用飞秒激光脉冲的超短持续时间和高峰值功率，实现对透明介质材料（如玻璃、晶体和聚合物）的精细修改，无需多次堆叠而是直接"写入"三维波导结构，能够实现3D光波导结构的快速加工，极大提升加工效率，特别适合于复杂三维结构的制备，且在多材料兼容性方面具有明显优势。
3D光波导助力多元通信与互连场景
3D光波导芯片与多芯互联技术主要应用于以下场景：
- 数据中心与云计算：应对AI大模型训练带来的算力需求，光模块正从400G向800G/1.6T乃至3.2T高速演进。在这一领域，3D波导方案显著降低了光纤布线的复杂度与成本，同时解决了传统并行光纤方案在超高容量下面临的瓶颈。
- CPO(共封装光学)与先进封装：在CPO架构中，光引擎与电芯片距离极大缩短，传统可插拔方案不再适用。3D光波导凭借其高密度、低损耗和结构紧凑的特点，成为CPO互连的理想选择。2.5D和3D集成技术已被广泛应用于高性能光发射机、接收机和波分复用收发器。
- 5G/6G网络：随着5G和即将到来的6G网络的部署，全球对高速、大带宽、低延迟的光通信需求急剧上升，3D波导技术为5G/6G通信提供了突破性解决方案。
- 海底光缆：全球通信的重要支撑，承担着跨洲、跨国的数据传输任务。随着数据需求的不断增长，海底光缆系统需要更高带宽、更低成本的解决方案。
3D光波导芯片与多芯互联技术相较传统互联方案全面占优
- 带宽密度：大幅提升带宽密度是3D光波导芯片最直接的优势。传统可插拔模块采用光电芯片分离的设计，带宽密度受限。3D波导芯片的高带宽密度特性对于面临空间约束的数据中心和HPC中心尤为重要。
- 能耗效率：传统电互连在高速率下面临信号完整性挑战，需复杂的均衡和补偿电路，导致能耗上升。3D集成方案缩短了电芯片与光芯片间的互连距离，降低了驱动功耗的同时，3D器件结构也提高了电光效率，相比传统可插拔光模块通常在pJ/bit量级，3D集成方案实现了数量级的提升。
- 超高集成度和系统级优势：传统二维波导只能在平面内布线，器件密度受芯片面积限制，复杂光路需要长距离绕线，引入额外损耗和串扰。三维集成通过垂直方向的空间利用，允许多层波导堆叠，不仅提高了器件密度，更优化了光路布局。
- 系统级优势：在系统复杂度管理方面，3D集成光波导通过减少波导交叉带来的串扰和损耗，简化了系统设计。多芯互联中的扇入扇出器件通过三维结构实现了多芯光纤与单芯光纤或光子集成电路间的高效耦合，为构建高密度集成光电子系统提供了解决方案。
- 结构紧凑性：3D波导芯片整体毫米级尺寸可完美集成于光模块内部，为系统级的小型化创造了条件；相比之下，传统并行光纤方案（如多根单模光纤+MPO接口）在带来复杂连接的同时会显著提升布线难度、成本和功耗瓶颈。
- 可扩展性：随着AI算力需求推动光模块容量从400G向800G、1.6T乃至3.2T演进，多芯光纤方案凭借更高通道密度与更简洁的布线结构，正成为下一代数据中心架构的关键趋势。
供应链与复杂工艺节点长久制约国内3D波导发展
尽管市场前景广阔，3D光波导芯片与多芯互联领域仍面临一系列发展痛点：
1. 技术瓶颈：扇入扇出器件和MCF连接模块的性能与良率已成为制约产业化的关键环节。数据中心对于耦合与连接性能与损耗要求日益提升，如何在提升耦合效率的同时兼顾高密度、低损耗和可量产性，成为光通信芯片企业技术创新的重要方向：
1）工艺兼容性与热应力管理：不同材料体系的热膨胀系数差异导致温度变化过程中产生内应力，影响器件性能一致性与长期可靠性。特别是在3D堆叠过程中，多层结构之间的热匹配是技术难点。
2）耦合效率优化：层间耦合器的设计与制造是三维集成的核心挑战。目前各类耦合方式在插损、带宽和工艺容差之间存在权衡，难以同时实现低插损、大带宽和高容差。理想的3D耦合器插损应< 0.6dB，但实际实现难度较大。
3）规模化制造精度控制：随着集成度提升，制造精度要求急剧上升。例如，微环/微盘调制器的谐振波长一致性对系统功耗影响显著，工艺偏差导致的谐振波长偏移会使调谐能耗成倍提升，从而丧失3D波导所具有的功耗优势。
2. 产业链协同不足：上游高端材料与设备受制于人，中游制造环节在工艺精度和一致性方面与国际先进水平存在差距，下游应用需求与芯片供给之间尚未形成高效迭代机制。特别是3D集成涉及多材料、多工序，对全产业链协同要求极高。
3. 测试与封装挑战：3D集成芯片的测试与封装成本占总成本比重不断上升。特别是光电协同封装的高精度对准和特殊工艺、热管理和可靠性验证构成产业化的重要瓶颈，对设备和要求远超单一芯片。CPO共封装中的热管理挑战尤为突出，需要功耗降低50%的同时确保散热效能。
全球范围内3D光波导企业的发展现状
该领域目前处于行业爆发前期，海外以Optoscribe与Ephos两家企业为主，Optoscribe于2021年被intel收购，为后者提供适配CPO应用的可插拔光桥（optial bridge）中的核心3D光波导芯片的研发；与此同时，Ephos 近期新获得了4150万欧元投资正式建设飞秒激光直写光波导工厂。由此可见，欧美国家正加大投入积极部署光芯片核心领域抢占市场先机。
而受限于高技术壁垒与国内供应链，国内3D波导芯片玩家多为高校团队/科研院所，值得关注的是，深光谷科技在2024年攻克了设备快速写入难题并解决了3D波导工艺量产问题，打通了3D波导芯片上下游供应链，于2025年6月推出了玻璃基双四芯3D波导芯片，并落地国内首条3D波导芯片量产线与玻璃基CPO先进封装线，精准适配800G/1.6T多芯光模块互连需求，端到端插损值降至0.5dB以内。公司凭借自研飞秒激光直写设备与高精度双六轴自动耦合台，解决了高密度、低损耗光连接问题，是业内唯一可量产工艺，在3D光波导产业化方面走在了国际前列。
公司由国家级人才领衔，并组建CPO封测成建制团队，拥有15年以上技术研发经验与8年产业化积累，筑起强大的技术壁垒，在光&电封装领域量产经验丰富，拥有海思、Oclaro和旭创等产业经验。客户包括数十家国内外头部光纤厂商、无源器件厂商、模块厂商以及通信设备厂商等。
公司正在新一轮融资过程中，有对深光谷感兴趣的朋友请联系微信
芯湃资本(CHIPAI CAPITAL) 成立于2020年5月，公司聚焦一级市场“人工智能、先进制造、集成电路、新能源和新材料”等硬科技领域，秉承发现价值、传递价值、创造价值的理念，挖掘企业深层价值和战略资本协同，服务技术型创始人，通过敏锐洞察行业趋势与资本动向，以深度服务来解决技术型企业发展面临的问题，成为公司的“资本合伙人”。团队合伙人平均拥有超过10年的产业背景和多年的投资投行经验，核心成员均毕业于国内外知名高校，熟悉高科技公司创业、运营管理、融资、并购和IPO上市等全流程，通过嫁接丰富的产业人脉资源，为创业公司提供更多方面服务。
公司代表案例包括云豹智能、喆塔科技、星拓微、丰蕾科技、立芯软件、鼎芯光电、中润光能、偲百创、柯特瓦、意优科技、适创科技、思锐增材和交叉离子等。公司先后多次被企名片等第三方专业机构评为[半导体领域财务顾问TOP5]、[中国最佳财务顾问综合榜TOP30]和[中国最佳财务顾问活跃榜TOP30]等称号，在上海和深圳设有办公室。
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