硅光子互连2026：从芯片间到数据中心级的产业化拐点

硅光子技术的产业化临界点

2026年，硅光子技术经历了三十年的实验室探索，终于站在产业化的拐点上。随着人工智能负载对带宽需求的指数增长，传统铜互连在功耗和距离上的极限凸显，硅光子不再局限于长距离封装，而是向封装内、封装间和机架间渗透。Intel、台积电和Broadcom均已推出针对不同层级的解决方案。

关键驱动力来自AI计算集群的互连瓶颈：跨多个柜的GPU集群间通信已经出现拥塞、单节点功耗中互连功耗占比在有些场景接近30%，而且电气SerDes技术正迎来升级断崖。硅光子以损耗低、带宽大、功耗随距离增长的优势，正以“光进铜退”的态势重构HPC互连栈层级。

共封装光学与ufs互联

共封装光学（CPO）在2026年取得了量产性突破。台积电的COUPE平台将交换ASIC与光子引擎集成在基板上，消除了传统的可插拔模块。Broadcom的51.2T CPO交换机较传统可插拔方案功耗降低了35%，已经在Meta和微软的数据中心投入规模部署。

更激进的架构是片上光子互连和光纤到芯片的ufs方案。Ayar Labs和Intel Foundry Services合作推出了基于片上光I/O的chiplet芯片，每个SerDes信道速率达16Tbps，能效不到5pJ/bit。这意味着人们一直期待的光I/O从机架到芯片的渗透正在变成现实，xPU芯片将直接通过光纤世界与外界通信。

制造工艺的进阶

硅光子制造在2026年得到了CSP代工厂的广泛支持，工艺节点从90nm进到了45nm甚至更低。台积电和GlobalFoundries提供了基于标准的SPV套件，支持硅或氮化硅波导、高速锗硅电吸收调制器和锗探测器的芯片级集成。这种准入成本的降低推动了和光通信初创新公司的快速成长。

在封装层面，光纤阵列自动对准和回流兼容光纤连接器让光电共封装可以像传统SMT一样大组装。新颖的边缘耦合和光栅耦合设计进一步优化了光纤与芯片间的耦合效率，实现了单通道0.15dB的耦合损耗，保证了产率和可靠性。

数据中心互连架构重构

硅光子技术对下一代数据中心拓扑正在产生深远影响。随着互连功耗占比大幅下降，原先因为成本束缚不敢使用的更胖树拓扑得以实施，网络性能天花板放宽。允许更大的超参数规模并行，这对于模型并行和专家并行的参数分片策略是一大助力。

未来我们的预计是：2027年进OFC和ECOC大会将发布超过102.4Tbps的CPO交换机，每比特功耗低于0.5pJ；到2028年，片上光I/O也将在商用xPU芯片得到广泛应用；而更长远的2029-2030年，统一的芯片上光子互连将实现完整的光I/O计算节点。这个长期潜力将推动数据中心从计算瓶颈跳转到I/O瓶颈而后再次统一软硬协同的时代。