AI算力狂飙,CPO站上风口

5月27日-28日，由爱集微与IC50委员会联合主办的全球半导体分析师论坛，在2026第十届集微大会上同期举行。来自中国台湾地区的知识力科技资深顾问张勤煜博士发表了《硅光子发展趋势：技术演进与制造机会》的主题演讲。张勤煜指出，在后摩尔时代，光电整合不再是“噱头”，而是延续摩尔定律的唯一路径。他深入剖析了AI算力需求如何引爆共封装光学（CPO）市场，并系统拆解了从可插拔到3D CPO的技术演进路线，以及微环调制器、台积电COUPE平台等关键制造机会。

AI引爆CPO需求，突破“内存墙”与功耗危机

张勤煜首先对硅光子技术的市场驱动力进行了展望。他指出，AI的迅猛发展带来了算力的指数级增长，但也引发了“内存墙”和“功耗墙”两大危机。传统的电互连（铜线）在高速传输下损耗巨大，已无法满足数据中心内部日益增长的带宽需求，而硅光子技术正是解决这一痛点的关键。

硅光子市场正迎来爆发式增长，预计到2030年，市场规模将达到约21亿美元。其中，数据中心领域的共封装光学（CPO）是增长最快的部分，特别是用于Scale-up（纵向扩展）的CPO市场，预计将从2024年的200万美元激增至2030年的5.51亿美元，增长超过270倍。TrendForce预测，CPO在AI数据中心光模块的出货占比将从2026年的0.55%快速提升至2030年的35.74%，成为主流技术。

张勤煜强调，与传统可插拔光模块相比，CPO技术能显著降低能耗，并大幅减少信号传输延迟，是解决数据中心功耗危机的关键。

技术演进路线：从可插拔到3D CPO

接下来，张勤煜详细梳理了光互连技术的演进路径。其核心目标是让光引擎尽可能靠近交换ASIC芯片，以缩短铜线距离，降低损耗。

演进过程主要分为三个阶段：一是可插拔光模块，这是当前主流方案，光模块通过面板上的端口与交换机连接，铜线走线长，损耗和功耗较高；二是近封装光学，作为过渡性方案，将光引擎与交换ASIC芯片共同封装在同一个基板上，通过Socket连接，有效缩短了电信号传输距离；三是共封装光学，这是未来主流方向，将光引擎与交换ASIC芯片在封装内更紧密地集成。

张勤煜进一步解释了CPO的两种形态：2.5D CPO将光引擎与交换ASIC芯片并排封装在基板上；而3D CPO则实现光引擎与交换ASIC芯片的垂直堆叠，集成度更高，性能更优。

核心技术解析：EIC与PIC的协同与封装挑战

张勤煜通过对比电子集成电路（EIC）与光子集成电路（PIC），阐明了二者的分工与集成难点。EIC负责运算与逻辑，受限于RC延迟；而PIC负责互连与传输，利用多波长WDM技术。关键封装方面，CoWoS着重热管理与RDL，而CPO则着重精准光对位。

针对核心技术突破，张勤煜重点介绍了微环调制器（MRM）。相较于传统的马赫-曾德尔调制器（MZM），MRM尺寸极小（直径约15μm），功耗极低（约1mW），且自身具备波分复用功能，是实现高密度集成的革命性技术。但其缺点是热稳定性较差，需要配合反馈控制回路进行精准温控。

在制造平台方面，台积电推出的紧凑型通用光子引擎（COUPE）平台支持EIC与PIC的3D堆叠。通过光栅耦合器和金属反射镜等设计，实现了高效的光信号耦合。该技术相比传统铜线方案，电源效率可提升4-10倍，延迟改善可达10-20倍。

此外，张勤煜还提到了光源方案的创新，如Lightmatter的Guide™外部光源可为微环调制器架构优化，而Micro-LED在短距离传输中展现出低功耗、低成本优势，是未来潜在的竞争方案。

供应链与未来展望

硅光子的供应链涉及从衬底、设计、制造、封装测试到最终模块的完整环节。Nvidia等巨头正通过Scale-up和Scale-out双引擎推动AI计算发展，而光互连技术是其中的核心。

张勤煜最后对未来趋势进行了展望：一是带宽持续增长，光引擎将从400G向800G、1.6T乃至更高带宽演进，并广泛采用CWDM/DWDM技术；二是光纤密度提升，光纤阵列单元（FAU）的通道数将大幅增加；三是平台多元化，除了主流的SOI平台，LNOI（铌酸锂）、InP（磷化铟）以及高分子聚合物波导等新材料和平台也将获得发展机会。同时，线性驱动可插拔光学（LPO）作为一种去除DSP芯片的过渡技术，凭借低功耗和低成本优势，在短期内仍有一定市场空间。

张勤煜博士的演讲视频内容，现已上传至“集微VIP频道-视频栏目”。

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