英特尔加码硅光子，12英寸晶圆瞄准AI算力

近日，在2026年开放计算项目（OCP）全球峰会上，英特尔公布了新一代硅光子技术的发展方向。英特尔数据中心系统与解决方案业务副总裁尼克·杜贝（Nic Dubé）将硅光子称为下一代系统架构的“黄金之锤”，并表示英特尔是目前唯一能够面向整个行业大规模提供300毫米磷化铟硅光子技术的高产能晶圆制造厂商。

按照英特尔的规划，这项技术将面向高性能计算（HPC）和人工智能领域，为近封装光学（NPO）与共封装光学（CPO）等方案提供制造基础。英特尔希望借助现有的硅基半导体制造能力，推动硅光子从传统光通信应用进一步走向计算系统内部。

随着AI模型规模不断扩大，数据中心正在部署更多GPU、CPU及高速网络设备。计算芯片之间需要交换的数据量持续增加，互连能力也逐渐成为影响整个系统性能的重要因素。

传统数据中心主要通过铜线传输电信号，再利用光收发器完成电信号与光信号之间的转换。但当传输速率持续提升，电信号在高速链路中的损耗、信号补偿成本和功耗都会随之增加。尤其在大规模AI集群中，连接数量庞大，单条链路的额外开销也会累积为可观的系统成本。

杜贝指出，当前行业在传输距离、封装边缘带宽密度以及每比特传输能耗等方面均面临限制。英特尔希望通过硅光子技术，同时改善这些指标。硅光子将光波导、调制器等光学器件与硅基半导体工艺结合，利用光信号传输数据。与电信号相比，光信号适合用于高带宽、较长距离的数据连接，有助于减少高速电气链路带来的部分损耗和功耗。

随着光互连逐渐靠近计算芯片，相关技术的应用范围也在扩大。之前光学器件主要用于网络设备和可插拔光模块，在未来，光学引擎有望进一步进入芯片封装体系，承担GPU、CPU、内存池及网络芯片之间的数据传输任务。

硅光子要实现完整的光通信功能，仍然需要解决一个重要问题，即光从哪里来。

硅材料擅长引导、调制和处理光信号，但其发光效率并不适合直接承担高性能激光光源的任务。因此，硅光子系统通常需要结合其他半导体材料制造激光器。

磷化铟（InP）是一种重要的化合物半导体材料，具有直接带隙特性，适合用于激光器等光电器件，也是高速光通信产业的重要基础。

然而，磷化铟制造与主流硅基CMOS工艺存在差异。目前，磷化铟衬底及相关器件制造通常采用150毫米级晶圆平台，而300毫米晶圆已经广泛应用于硅基半导体制造。两种材料体系在晶圆尺寸、工艺流程和制造基础设施方面存在差别。

英特尔此次重点强调的，正是将磷化铟光源与300毫米硅光子制造平台结合的能力。这里的300毫米，指的是硅光子制造平台的晶圆尺寸，并不意味着整片晶圆都由磷化铟制成。

借助这一技术路线，英特尔希望把光源与硅基光学器件更紧密地集成，并利用成熟的晶圆级制造、测试和工艺控制体系提高生产效率。

这项技术也有助于缓解光互连产业链面临的部分供给压力。AI数据中心的加速扩张，带动高速激光器及磷化铟相关材料需求增长，上游光源供应能力逐渐受到重视。TrendForce在2026年8月的分析中指出，磷化铟供应紧张已经成为AI数据中心光互连扩张需要面对的问题之一。

英特尔在硅光子领域的布局已有多年。

早在2022年，英特尔实验室便展示了在300毫米混合硅光子平台上制造的八波长分布式反馈（DFB）激光器阵列。该成果在激光器输出功率一致性和波长间隔控制方面取得进展，并利用现有晶圆厂制造技术，为下一代CPO和光计算互连技术的大规模生产提供了技术基础。

到了2024年，英特尔又展示了将光学计算互连（OCI）芯粒与英特尔CPU共同封装并运行实际数据的方案。第一代OCI芯粒支持双向4Tbps的数据传输，采用片上集成激光器和光放大器，并展示了约5 pJ/bit的每比特传输能耗。

此次OCP峰会上的表态，进一步体现了英特尔希望扩大硅光子制造能力、面向整个行业提供技术和产能的计划。

根据英特尔官网披露，自2016年以来，其硅光子平台累计出货超过800万个光子集成电路（PIC），片上集成激光器数量超过3200万个，相关产品已应用于数据中心可插拔光收发器。

可靠性同样是英特尔强调的优势。相关技术资料显示，英特尔混合激光器在加速寿命测试中的失效率低于0.1 FIT。该指标用于衡量器件在运行时间内的失效频率，数值越低通常意味着可靠性越高。

此外，相关技术资料还利用超过600万只现场部署的混合激光器、跨度约三年的数据验证其可靠性。这类长期运行数据对于AI数据中心尤其重要，因为大规模计算系统需要长时间稳定运行，光源故障不仅涉及器件更换，还可能增加系统维护和停机成本。

英特尔下一步希望推动硅光子进入更高集成度的计算系统，CPO和NPO是其中的重要方向。

CPO将光学引擎与交换芯片等核心芯片置于同一封装体系中，缩短高速电信号传输距离；NPO则将光学引擎布置在靠近核心芯片的位置，在改善互连性能的同时保留一定的模块化和维护灵活性。

两种方案的具体结构不同，但共同目标都是提高带宽密度、降低高速数据传输的能耗。

英特尔表示，未来光子系统的每比特传输能耗有望降至5 pJ/bit以下。在2026年光纤通信大会（OFC）相关技术披露中，英特尔面向AI算力扩展场景的OCI芯粒也将低于5 pJ/bit作为能耗目标，并提出超过1 Tb/s/mm的带宽密度目标。

英特尔还计划推动外部光源相关的行业标准建设，为市场提供由美国晶圆厂制造的多波长光源。结合片上集成激光器、光学器件和电子芯片，英特尔希望提供的将不只是单个光学器件，还包括面向计算系统的互连方案。

市场前景也为这项布局提供了动力。TrendForce预计，CPO与NPO市场规模将由2025年的约1亿美元增长至2030年的390亿美元以上。随着高速互连需求持续增长，硅光子有望成为AI数据中心基础设施的重要技术路线之一。

不过，市场增长并不意味着技术路线已经定型。CPO的大规模应用仍需解决制造良率、光纤连接标准、可维护性和光源供应等问题。NPO则凭借模块化和维护便利性，在近中期仍具有一定优势。未来不同技术可能根据计算场景、成本和系统设计要求并行发展。

对英特尔来说，扩大300毫米硅光子制造能力，是其从传统光收发器业务向更广泛光互连市场延伸的重要一步。它能否将现有技术积累和制造经验转化为行业客户广泛采用的产品，还需要看后续产品落地、生态合作及量产进展。

当AI数据中心的竞争从单颗芯片性能延伸至整个系统的数据传输效率，光互连的重要性正在持续上升。英特尔试图借助300毫米硅光子平台，把磷化铟光源制造、光学集成和晶圆级生产结合起来，争取在下一代AI基础设施中占据更重要的位置。