突围国产硅光芯片“流片之困”

发布时间：2025-11-05

       LightCounting预计，LPO和CPO的应用，将使硅光的市场份额从2025年的30%翻倍增长至2030年的60%。毫不夸张地说，我们正站在一场光电融合革命的开端。硅光技术已成功跨越从实验室研究到产业化应用的关键门槛，正稳步步入规模化部署的黄金期。这不仅是技术迭代，更是范式革命。硅光时代不是即将到来——它已经在这里。

      硅是地壳中第二丰富的元素，相比于传统光通信模块中使用的磷化铟（InP）和砷化镓（GaAs）等III-V族化合物，硅的成本极低。而且硅材料具有非常优越的物理性质——极高的折射率使其能够实现纳米级光波导，尺寸与晶体管相当，弯曲半径极小。这使得成千上万个光学元件（如波导、调制器、探测器、滤波器）可以集成在毫米见方的芯片上，实现真正意义上的大规模光子集成电路，极大地提升了功能密度和系统可靠性。除了硅材料的天然优势外，硅光技术与CMOS工艺的兼容性，是其最具颠覆性的优势。它可以利用了人类在过去半个多世纪投入数万亿美元构建的、全球最强大、最精密、最高效的 “现代化工业体系”——硅基CMOS制造生态，让光子器件搭上了摩尔定律的巨型战车，从而实现光子器件的规模化、标准化、低成本制造。

      目前，中国在硅光技术已跻身国际第一梯队，在部分研究和应用上已实现并跑，但在核心工艺、产业链完整度和生态系统上仍存在明显的代际差。当前国内硅光产业正面临一个典型的“结构性矛盾”：下游市场在AI算力、数据中心升级等强劲需求的驱动下嗷嗷待哺，而上游的制造环节却无法提供足够多高质量、高效率的流片产能，形成了“等米下锅”的紧张局面。这一困境的形成，主要源于两大核心瓶颈：首先，PDK（Process Design Kit，工艺设计套件）是目前硅光流片的最大痛点，常规工艺线提供的PDK往往无法支撑产品级芯片的研发和量产。其背后的原因是工艺不稳定，数据积累不够。这导致设计师“摸着石头过河”多次流片迭代，设计性能与流片结果差异大，反复试错，拉长周期，推高成本。且单次流片成本高昂，失败代价巨大，导致设计公司在投片前过度谨慎，主观上进一步拉长了前期的设计周期。其次，相较于国外硅光代工企业的成熟格局，国内可大规模量产的面向多用户群体的流片平台仍处于稀缺状态，产能有限、工艺稳定性有待提升。受限于平台数量，国内高校、科研院所及企业不得不集中涌向有限的平台，直接导致排队时间大幅延长——从设计完成到正常流片回片，通常需要等待半年到一年之久。

MPW：创新生态破局法

      国产硅光芯片流片所面临的挑战，是一个环环相扣的系统性难题。在共享经济日益成熟的今天，多项目晶圆（MPW，Multi-Project Wafer）服务，正成为破解当前国产硅光流片困局最现实、也最关键的策略之一。MPW通过将多个工艺兼容的芯片设计集成于同一晶圆上进行流片，实现成本分摊，大幅降低中小企业和科研机构的研发门槛。对高校和初创公司而言，MPW将原本高昂的掩膜版及晶圆制造成本，分摊给数十个设计项目，使单次流片成本降至原来的十分之一甚至更低，有力支撑了科研与小规模创新的持续开展。对设计公司而言，MPW使其能以更低成本进行多轮设计迭代，快速验证设计理念与IP模块，加速技术成熟，从而更敢于投入前沿探索。而代工厂也在处理多样化设计的过程中，积累起宝贵的工艺数据，持续反哺PDK的完善与工艺的稳定，形成“流片越多、工艺越成熟”的良性循环。

锚定未来

       NOEIC推出的MPW服务，旨在构建起一个面向全行业的公共支撑平台，将服务价值延伸至中国硅光产业生态的长效培育，为产业发展提供系统性支撑，最终助力中国硅光产业从 “单点技术突破” 走向 “集群化、规模化” 发展。