硅光，大战打响

支持生成人工智能（AI）的大型语言模型正在推动硅光子学领域的投资增加和竞争加速，硅光子学是一种结合硅基集成电路（IC）和光学元件来处理和传输海量数据的技术。更有效地处理大量数据。

集成电路、人工智能系统和电信设备的顶级设计者和制造商都加入了这场竞赛，包括英伟达、台积电、英特尔、IBM、思科系统、华为、NTT和总部位于比利时的校际微电子中心imec。

9 月 5 日，在台湾举行的硅光子全球峰会上，台积电负责系统集成探路的副总裁余振华 (Douglas Yu) 向《日经新闻》表示：“如果我们能够提供良好的硅光子集成系统……我们就可以解决人工智能的能源效率和计算能力。这将是一个新的范式转变。我们可能正处于一个新时代的开始。”

微电子行业协会semi在峰会邀请函中指出，“硅光子因其高带宽、高速数据传输、远传输距离、低功耗和适用性，已成为半导体行业的一个突出流行词”先进的网络、计算架构、云计算、数据中心、自动驾驶汽车和智能交通系统。

换句话说，在前沿，高科技行业将从硅光子学中受益，从而提高设备和系统性能，同时降低能耗。

据semi称，“全球硅光子市场预计到2030年将达到78.6亿美元，复合年增长率(CAGR)为25.7%，而2022年的估值为12.6亿美元。”

大约一年前，也就是 2022 年 9 月，DigiTimes 报道称 NVIDIA 和台积电启动了一个名为 COUPE 的联合研发项目，它代表紧凑型通用光子引擎 (Compact Universal Photonic Engine)。该项目的目标是使用 NVIDIA 的硅光子 (SiPh) 技术组合多个 AI 处理器 (GPU)。

DigiTimes 写道：“消息人士透露，SiPh 芯片和 CMOS 工艺经过共封装光学 (CPO) 技术集成，可通过晶圆上芯片 (CoWoS) 2.5D IC 封装连接多个先进 GPU ”。

DigiTimes 写道，低延迟光学数据传输和先进封装技术的结合可显著减少信号损失，从而使创建“超大型 GPU 组”成为可能。

这项技术可能“在 SiPh 生态系统成熟之前”尚未准备就绪，这有助于解释为什么台湾领先的外包半导体组装和测试 (OSAT) 公司日月光科技 (ASE Technology) 和日本的爱德万测试 (Advantest) 在硅光子全球峰会上也表现突出。

在硅光子活动之后举行的台湾半导体贸易展上，台积电告诉媒体，由于 CoWoS 封装产能短缺，其向 NVIDIA 提供 AI 处理器的能力可能会受到限制，直到明年年底。到那时，容量应该会增加一倍。

英特尔将硅光子学定义为“20世纪最重要的两项发明——硅集成电路和半导体激光器的结合。与传统电子产品相比，它能够在更远的距离上实现更快的数据传输，同时利用英特尔大批量硅制造的效率。”

英特尔解释说，通过结合“光学的力量和硅的可扩展性……光收发器是以太网交换机、路由器和传输网络设备的光学接口，为大规模云和企业数据中心提供连接。”

SemiAnalysis 的迪伦·帕特尔 (Dylan Patel) 写道：“英特尔生产的硅光子学规模是世界上最大的。他们在制造光网络收发器的市场份额中处于领先地位……英特尔的规模和解决方案的集成性质使他们领先于行业……[故障率]比竞争对手高两个数量级。”

英特尔计划到 2025 年将其先进 IC 封装产能提高约四倍，其中包括位于马来西亚的新 3D 封装工厂。8月下旬，英特尔负责制造供应链和运营的公司副总裁Robin Martin向Tech Wire Asia表示，“马来西亚最终将成为英特尔最大的3D芯片封装生产基地。”

除了提高自己的光收发器和其他硅光子产品的产量外，英特尔还向其他公司提供该技术。去年3月，中国的FAST Photonics Technologies宣布计划生产基于英特尔技术的光收发器。

Fast Photonics的总部和工厂位于深圳。它还在加利福尼亚州圣何塞设有销售和技术支持中心，靠近英特尔圣克拉拉总部。

2023 年 5 月，日本国家电信运营商和电信技术开发商 NTT 宣布计划在未来几年内制造一系列日益复杂的光电融合设备。

这些设备无需将信号从光信号转换为电信号，然后再转换回来，因此将为彻底降低电信网络和数据中心的功耗开辟道路。

NTT 的目标是到 2030 年将移动和光网络的能源效率提高 100 倍，传输容量提高 125 倍，端到端延迟（延迟）降低 200 倍。

NTT 与英特尔和索尼一起建立了创新光和无线网络全球论坛，以“加速采用新的通信基础设施，该基础设施将汇集包括硅光子、边缘计算和无线分布式计算在内的全光子网络基础设施。”

2014年，华为和imec将硅光子纳入其光数据链路技术的联合研究中。此前，华为于前一年收购了Caliopa，Caliopa是一家从imec和根特大学分离出来的硅光子光收发器开发商。

但在华为被列入美国商务部实体清单以及2019年禁止向中国运送ASML的EUV光刻系统后，华为与imec的合作被终止。ASML与imec关系密切。

华为继续进行自己的研究，这对于其电信设备业务和逃避美国政府制裁的努力都很重要。在2022年10月发布在YouTube上的一段视频中，它宣称：“华为打算生产光子芯片，以规避美国的芯片限制。”

它接着说，光子芯片的性能优于硅基 IC，而硅基 IC 在 2 纳米以下的工艺节点上几乎不可能制造……此外，[光子]芯片的制造工艺完全不同……它将使用全新的制造技术，并将根本不需要***。

视频总结道：“最重要的一点是，这一领域的研究仍处于早期阶段，欧美国家尚未形成垄断。”

这一评估似乎至少展望了未来十年。虽然这是乐观但合理的。