CPO大勢(shì)已定，商業(yè)化真的能如期落地嗎？

量產(chǎn)落地+產(chǎn)能擴(kuò)張?zhí)崴?，硅光晶圓代工格局迎來重塑。

AI大模型持續(xù)迭代、超算算力集群不斷擴(kuò)容，直接推動(dòng)芯片間數(shù)據(jù)傳輸帶寬需求每兩年翻倍增長。傳統(tǒng)銅質(zhì)互連架構(gòu)受材料物理屬性限制，傳輸損耗大、帶寬上限低、運(yùn)行功耗居高不下，已然難以適配萬卡級(jí)AI服務(wù)器高密度數(shù)據(jù)交互場景。如何疏通芯片內(nèi)部、芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸瓶頸，降低算力集群整體能耗，成為全球半導(dǎo)體行業(yè)亟待破解的核心難題。在此背景下，越來越多主流晶圓代工廠將技術(shù)突破口鎖定硅光子技術(shù)，依托光電融合方案重構(gòu)芯片互連體系。

硅光子技術(shù)依托成熟CMOS半導(dǎo)體制造工藝，將光波導(dǎo)、光調(diào)制器、光電探測(cè)器等各類光學(xué)元器件集成于硅基晶圓之上，打破了光路、電路分開制造的傳統(tǒng)模式，正穩(wěn)步走出實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段，大批量導(dǎo)入12英寸標(biāo)準(zhǔn)化半導(dǎo)體產(chǎn)線開展量產(chǎn)交付。當(dāng)下，臺(tái)積電、聯(lián)電、格芯、高塔半導(dǎo)體等全球頭部晶圓代工企業(yè)均投入大額資金布局硅光工藝研發(fā)與產(chǎn)能建設(shè)，各家依托自身技術(shù)積淀制定差異化發(fā)展路線，一場圍繞工藝開發(fā)、產(chǎn)能搭建、產(chǎn)業(yè)生態(tài)共建的硅光產(chǎn)能競賽全面開啟，原有光互連代工行業(yè)格局正在持續(xù)重塑。

各大代工廠硅光布局路徑分化

2026年被業(yè)界普遍視作硅光子技術(shù)商用落地關(guān)鍵年份，全球主流晶圓廠均大幅加快硅光項(xiàng)目落地節(jié)奏，企業(yè)依托區(qū)位資源、技術(shù)儲(chǔ)備差異，走出了截然不同的產(chǎn)能擴(kuò)張路線。

聯(lián)電新加坡12英寸綜合晶圓廠率先完成首批標(biāo)準(zhǔn)化硅光晶圓量產(chǎn)交付；臺(tái)積電自研COUPE緊湊型硅光集成平臺(tái)全面轉(zhuǎn)入大批量生產(chǎn)階段；高塔半導(dǎo)體敲定日本全域產(chǎn)能擴(kuò)容規(guī)劃，持續(xù)加碼硅光、鍺硅工藝與先進(jìn)封裝建設(shè)；格芯并未新建自有廠房，而是通過資本收購整合成熟硅光制造資產(chǎn)補(bǔ)齊業(yè)務(wù)短板。國內(nèi)賽道同步穩(wěn)步推進(jìn)，粵芯半導(dǎo)體（CanSemi）已完成12英寸硅光芯片生產(chǎn)線搭建，也是目前中國大陸唯一實(shí)現(xiàn)12英寸硅光晶圓大規(guī)模量產(chǎn)的代工企業(yè)。

7月14日，聯(lián)電與希立科技（SILITH）共同對(duì)外發(fā)布合作進(jìn)展：聯(lián)電新加坡廠區(qū)正式交付雙方聯(lián)合研發(fā)的首批商用硅光晶圓，標(biāo)志著二者數(shù)年技術(shù)聯(lián)合研發(fā)正式邁入商業(yè)化供貨周期。希立科技創(chuàng)立于2021年，核心業(yè)務(wù)聚焦數(shù)據(jù)中心高速光通信芯片研發(fā)，旗下100G、200G速率硅光收發(fā)芯片已實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定批量出貨；借助本次深度綁定合作，企業(yè)產(chǎn)品迭代路線順利延伸至1.6T超高速光芯片賽道，精準(zhǔn)匹配下一代AI交換機(jī)帶寬升級(jí)需求。聯(lián)電對(duì)外披露規(guī)劃，將于2027年正式推出自研完整12英寸硅光工藝平臺(tái)，同時(shí)攜手希立科技攻關(guān)單通道400G純硅光解決方案，同步布局薄膜鈮酸鋰新型光電材料研發(fā)，儲(chǔ)備面向未來超高速傳輸場景的前沿技術(shù)。

高塔半導(dǎo)體將全部產(chǎn)能擴(kuò)張重心落地日本區(qū)域，圍繞硅光子、鍺硅調(diào)制工藝、先進(jìn)封裝三大板塊持續(xù)加大投入。整體規(guī)劃分為兩大階段：第一階段改造升級(jí)新潟縣新井老舊晶圓廠房，打造集12英寸硅光芯片制造、光電一體化封裝于一體的綜合產(chǎn)業(yè)平臺(tái)；第二階段擴(kuò)充富山縣魚津7號(hào)工廠現(xiàn)有產(chǎn)能，同時(shí)啟動(dòng)全新12英寸晶圓廠房籌備建設(shè)工作。依托日本地方半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)扶持政策穩(wěn)步釋放產(chǎn)能，主打定制化硅光代工服務(wù)，現(xiàn)已收獲多家海外光模塊廠商長期訂單。

和聯(lián)電、高塔自主建廠擴(kuò)產(chǎn)的模式不同，格芯選擇外延收購的輕量化發(fā)展路徑。2025年格芯完成對(duì)新加坡專業(yè)硅光代工廠AMF（先進(jìn)微晶圓廠）的全資收購，將其成熟硅光制造工藝、產(chǎn)線設(shè)備、研發(fā)團(tuán)隊(duì)全盤整合至自家Fotonix光電一體化平臺(tái)，重點(diǎn)面向共封裝光學(xué)（CPO）架構(gòu)提供光電芯片代工服務(wù)，補(bǔ)齊自身在光子芯片單片集成領(lǐng)域的技術(shù)短板。

臺(tái)積電憑借先進(jìn)封裝領(lǐng)域的行業(yè)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)構(gòu)筑一體化技術(shù)壁壘，旗下COUPE硅光集成平臺(tái)現(xiàn)已穩(wěn)定量產(chǎn)。平臺(tái)依托SoIC三維芯片堆疊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電子運(yùn)算芯片與光子芯片垂直堆疊融合，有效提升帶寬密度、大幅削減信號(hào)傳輸功耗。現(xiàn)階段臺(tái)積電持續(xù)打通COUPE平臺(tái)與CoWoS中介層封裝、SoIC堆疊技術(shù)的協(xié)同適配，搭建起光電設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝測(cè)試一站式綜合平臺(tái)，同時(shí)聯(lián)動(dòng)全球上下游設(shè)備、材料、芯片設(shè)計(jì)企業(yè)搭建標(biāo)準(zhǔn)化硅光產(chǎn)業(yè)生態(tài)，牢牢占據(jù)全球高端硅光代工市場主導(dǎo)地位。

國內(nèi)粵芯半導(dǎo)體已建成完整12英寸硅光專屬產(chǎn)線，生產(chǎn)工藝覆蓋90nm至65nm主流節(jié)點(diǎn)，可充分滿足中短距光通信、AI芯片互連場景的代工需求，企業(yè)后續(xù)技術(shù)迭代目標(biāo)直指45nm制程，穩(wěn)步縮小與國際一線廠商的工藝差距。需要區(qū)分的是，長光華芯并未布局12英寸硅光產(chǎn)線，其聯(lián)合產(chǎn)業(yè)伙伴打造的8英寸硅光產(chǎn)線仍處于建設(shè)階段，計(jì)劃2026年底通線、2027年初才可投產(chǎn)，暫不具備量產(chǎn)交付能力。除此之外，中芯國際等本土頭部晶圓企業(yè)也已啟動(dòng)硅光工藝預(yù)研，依托自有成熟CMOS產(chǎn)線開展小批量流片驗(yàn)證，國產(chǎn)硅光代工梯隊(duì)正逐步完善。

晶圓廠扎堆布局硅光，三大核心動(dòng)因

行業(yè)分析師普遍認(rèn)為，全球頭部代工廠集中押注硅光子賽道，本質(zhì)是順應(yīng)后摩爾定律時(shí)代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)變革趨勢(shì)，核心驅(qū)動(dòng)力分為三個(gè)層面，高度契合企業(yè)長期經(jīng)營發(fā)展訴求。

第一，硅光子可高度復(fù)用成熟CMOS產(chǎn)線資源，成本與規(guī)?；瘮U(kuò)張優(yōu)勢(shì)十分突出。硅光器件生產(chǎn)無需從零搭建化合物半導(dǎo)體專屬廠房，現(xiàn)有12英寸晶圓廠房、光刻刻蝕設(shè)備、整套生產(chǎn)管控體系以及工藝研發(fā)人才均可遷移復(fù)用；相較砷化鎵、磷化銦化合物半導(dǎo)體產(chǎn)線，前期建廠投入更低，產(chǎn)能爬坡、規(guī)模擴(kuò)產(chǎn)靈活性更強(qiáng)，能夠持續(xù)攤薄研發(fā)與制造成本，盈利空間更加可觀。

第二，硅光子技術(shù)與先進(jìn)封裝體系深度互補(bǔ)，完美適配CPO架構(gòu)落地需求。共封裝光學(xué)將光引擎、交換ASIC芯片、AI加速芯片集成至同一封裝基板之上，對(duì)封裝精密程度、芯片散熱熱管理、高速信號(hào)完整性提出嚴(yán)苛要求；而CoWoS、SoIC等高端先進(jìn)封裝技術(shù)本就是各大頭部晶圓廠的核心競爭力，二者結(jié)合可便捷打造一體化光電集成方案，構(gòu)筑難以復(fù)刻的技術(shù)壁壘。隨著英偉達(dá)、博通等國際芯片巨頭將CPO劃定為下一代數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)互連架構(gòu)，提前布局的晶圓廠將率先承接大批量代工訂單。

第三，布局硅光有助于代工廠向上延伸半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，穩(wěn)固自身全鏈條話語權(quán)。傳統(tǒng)光通信產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值大多集中于下游光模塊組裝環(huán)節(jié)，晶圓制造端附加值偏低；CPO技術(shù)普及之后，產(chǎn)業(yè)價(jià)值重心向上游芯片制造、先進(jìn)封裝環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移，能夠一站式承接光電芯片設(shè)計(jì)、晶圓代工、封測(cè)全流程業(yè)務(wù)的廠商，將牢牢掌握產(chǎn)業(yè)鏈議價(jià)權(quán)，開辟全新營收增長曲線。在后摩爾定律先進(jìn)制程迭代放緩的大背景下，硅光已然成為晶圓廠突破營收增長瓶頸的核心增量賽道。

規(guī)模化商用前路仍存多重挑戰(zhàn)

盡管全球產(chǎn)線建設(shè)、技術(shù)迭代節(jié)奏持續(xù)加快，但硅光子技術(shù)全面大范圍商用依舊面臨制造、封測(cè)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)三重現(xiàn)實(shí)瓶頸，諸多技術(shù)細(xì)節(jié)需要全行業(yè)協(xié)同攻克。

制造端首要難點(diǎn)在于硅基底本身無法產(chǎn)生激光光源，必須依靠異質(zhì)集成工藝嵌入磷化銦、砷化鎵等三五族半導(dǎo)體材料充當(dāng)發(fā)光單元。不同企業(yè)分別采用晶圓鍵合、外延生長兩類技術(shù)路線，工藝方案尚未達(dá)成統(tǒng)一，異質(zhì)集成良率偏低、生產(chǎn)成本居高不下，成為制約技術(shù)大規(guī)模量產(chǎn)的首要阻礙。

封測(cè)環(huán)節(jié)壁壘同樣顯著：CPO器件需要同步處理高速電信號(hào)與光信號(hào)，光纖耦合對(duì)位精度、封裝氣密性、設(shè)備長期運(yùn)行可靠性要求遠(yuǎn)超傳統(tǒng)半導(dǎo)體芯片封裝；適配光電一體化產(chǎn)品的專用測(cè)試設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)方案尚未全面普及，配套產(chǎn)業(yè)鏈成熟度不足，持續(xù)抬高整體落地成本。

與此同時(shí)，全球范圍內(nèi)尚未出臺(tái)統(tǒng)一的CPO硬件接口、封裝外形規(guī)范，各家企業(yè)自研技術(shù)規(guī)格互不兼容，碎片化生態(tài)嚴(yán)重制約供應(yīng)鏈協(xié)同調(diào)配，不利于行業(yè)整體降本，延緩了硅光全域普及進(jìn)程。

硅光商用落地還需補(bǔ)齊哪些短板？

綜合全球各大晶圓廠技術(shù)路線與產(chǎn)能投放規(guī)劃，2027年將成為硅光子商業(yè)化進(jìn)程的關(guān)鍵分水嶺，行業(yè)供需格局將迎來實(shí)質(zhì)性轉(zhuǎn)變。聯(lián)電計(jì)劃當(dāng)年正式對(duì)外提供12英寸硅光標(biāo)準(zhǔn)化代工服務(wù)，高塔半導(dǎo)體瞄準(zhǔn)2027年第四季度實(shí)現(xiàn)硅光芯片大規(guī)模量產(chǎn)；臺(tái)積電、格芯也將持續(xù)上調(diào)產(chǎn)能利用率，屆時(shí)全球硅光代工產(chǎn)能將迎來集中釋放，當(dāng)下供需緊張的局面會(huì)得到一定緩解。

長期維度來看，純硅光方案與新型材料光電路線將會(huì)并行發(fā)展。依托成熟CMOS工藝的純硅光方案憑借低成本、易量產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，會(huì)率先在800G、1.6T數(shù)據(jù)中心光模塊領(lǐng)域大范圍滲透；薄膜鈮酸鋰等新一代光電材料，則面向3.2T及以上超高速互連場景持續(xù)迭代升級(jí)，滿足未來算力集群帶寬持續(xù)擴(kuò)容需求。

國內(nèi)企業(yè)近幾年持續(xù)加大硅光全產(chǎn)業(yè)鏈投入，逐步搭建起光芯片設(shè)計(jì)、晶圓代工、光模塊封裝完整產(chǎn)業(yè)體系，本土供應(yīng)鏈自主可控能力穩(wěn)步提升。但客觀而言，國內(nèi)廠商在高端硅光芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)、CPO系統(tǒng)集成實(shí)操經(jīng)驗(yàn)、三五族有源光源材料、光電專屬EDA設(shè)計(jì)工具等核心領(lǐng)域，依舊和國際頭部企業(yè)存在明顯代差，高端硅光代工產(chǎn)能供給缺口短期難以填補(bǔ)。

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