硅光芯片，代工大戰

本文來自格隆匯專欄：半導體行業觀察

在AI大模型向千億、萬億參數迭代的浪潮之下，算力需求迎來指數級爆發，而數據中心的高速互聯瓶頸，正成為制約AI性能突破的關鍵。

傳統的電信號傳輸逐漸受限於能耗與距離瓶頸，難以支撐AI模型訓練所需的龐大資料流量。當傳輸速率突破400Gbps並向800Gbps乃至1.6Tbps演進，銅導線的物理特性導致信號衰減嚴重，能耗急劇上升。

對此，產業界普遍認為，利用光子代替電子進行數據傳輸的硅光子技術，是解決高能耗與信號延迟的重要手段。

硅光芯片作為融合半導體與光子技術的新型器件，憑藉高帶寬、低功耗、小型化且兼容CMOS工藝的核心優勢，正從數據中心的幕后走向AI算力集羣的臺前，成為破解這一瓶頸的核心方案。

對此，行業共識已然明確：2026年將成為硅光技術大規模商用的關鍵轉折點，也就是業界公認的硅光芯片商轉元年。

野村證券研報顯示，800G與1.6T光模塊出貨量將在2026年實現顯著翻倍，而硅光子技術在這一市場的滲透率預計將達到50%-70%，成為行業增長的核心引擎。作為光模塊的核心組件，硅光芯片的成本佔比高達30%-70%，其代工產能與技術水平直接決定了下游產業的發展節奏。據測算，2026年全球先進光芯片產能同比增長超80%，但仍落后市場需求5%-15%，產能缺口明顯，這也進一步加劇了代工巨頭的競爭態勢。

在這股浪潮下，不僅重塑了芯片的設計邏輯，更在全球晶圓代工領域點燃了新一輪戰火。這塊巨大的市場，讓代工廠們意識到，誰能掌握硅光代工，誰就能握住下一代高性能計算和AI芯片的入場券。

為此，全球代工巨頭紛紛躬身入局、加碼佈局，一場圍繞硅光芯片代工的激烈博弈，已全面拉開帷幕。

代工巨頭，紛紛發力

Tower：產能擴張，預定量驚人

Tower Semiconductor在硅光代工領域表現得十分活躍。

2025年，Tower宣佈將硅光製造產能翻倍，2026年中期計劃繼續擴增。其在美國運營2座200mm硅光晶圓廠，並在日本運營一座300mm硅光晶圓廠，形成了全球化的產能佈局。

Tower能夠提供硅光代工的晶圓廠（圖源：Tower）

Tower首席執行官Russell Ellwanger表示：「我們在光模塊所需的硅鍺（SiGe）與硅光（SiPho）技術領域處於行業領先地位，再疊加數據中心需求的強勁上升，使Tower在收入與利潤兩端都具備前所未有的增長潛力。」

事實也證明了這一點，Tower的市值在短期內已實現了3倍增長，核心原因正是硅光領域產能需求旺盛、市場需求大幅增長。

Tower從25年7月-26年2月的股價走勢

前不久，Tower公佈2025年第四季度財報，營收創單季歷史新高，達4.4億美元同比增長14%，淨利潤8000萬美元，雙雙超越市場預期。

但更令人矚目的是其在硅光領域的激進擴產計劃。

Russell Ellwanger表示：「我們的硅光晶圓廠壓力很大。」 財報顯示，Tower在硅光和硅鍺平臺上的總投資已追加至9.2億美元——較三個月前剛剛宣佈的6.5億美元計劃再增四成。這筆鉅額資本開支的目標直截了當：到2026年第四季度，硅光晶圓月產能將提升至2025年同期的五倍以上。

更值得玩味的是產能的「預售」狀態。Tower披露，截至2028年的硅光總產能中，超過70%已被客户預訂或正在預訂流程中，且有客户預付款作為保障。這意味着，在距離規模化放量尚有數季度的當下，上游晶圓廠未來三年的產出表已經填滿了客户的名字——這不是試探性下單，而是真金白銀的產能鎖定。

這場產能競賽的背后，是Tower與英偉達不斷深化的綁定。就在財報發佈前數日，雙方高調宣佈合作開發面向下一代AI基礎設施的1.6T光模塊，Tower的硅光子平臺將服務於英偉達的網絡協議。

Yole Group指出，這一合作釋放了明確信號：AI集羣的擴展速度之快，以至於瓶頸正日益演變為數據在GPU、交換機和機架之間的移動效率。而1.6T時代的光學器件，成功的關鍵已不再是「更高的帶寬」這一單一指標，而是可重複的製造、可預測的良率，以及大規模供應能力——這正是Tower作為晶圓代工廠的核心價值所在。

當前，Tower不僅是1.6T PIC的絕對供應商，同時也是driver、TIA、PD等核心部件的生產主力。在更遠的未來——單波400G與CPO層面，Tower的佈局同樣清晰。與OpenLight合作，在PH18DA平臺上成功演示了基於PAM4調製的400G/lane調製器，為下一代3.2T解決方案鋪平了商用路徑。對於CPO應用，Tower已佈局TSV、混合鍵合、微環等關鍵平臺技術，並與Teramount等廠商整合光纖耦合方案。

據瞭解，Tower的PH18系列是當前硅光行業中最具代表性的技術之一，具備從無源光路（M）到主動光源（DA/DB）的完整生態，極大地推動了光互連技術在AI和數據中心領域的商用化進程。

• PH18M (Metal)：這是最基礎的版本，提供低損耗硅波導（Silicon Waveguide）‍、硅氮化物（SiN）波導、Ge光電探測器和高帶寬調製器。適用於需要高密度光子集成但不涉及激光器集成的應用場景，如被動光路或單純的光電轉換。

• PH18DA (Active)：在PH18M基礎上，PH18DA引入了InP激光器、調製器和探測器的異質集成技術。這是Tower推出的第一個能夠直接集成主動光源（激光器）的版本。

• PH18DB (Active)：PH18系列的升級版，集成了GaAs量子點激光器和半導體光放大器（SOA）。這是全球首個在標準硅光子代工平臺上集成量子點激光器的案例，主要針對高功率、低噪聲的光源需求。

Russell Ellwanger直言，通過異構集成400G調製器、激光器和光放大器於單一光子集成電路（PIC），Tower正為下一代光通信技術提供可擴展、高可靠、可量產的解決方案。

在2025年11月，Tower還宣佈推出了CPO Foundry，擴展其為CIS開發的300mm晶圓鍵合技術，進一步提升了其在硅光代工領域的技術實力和市場競爭力。

此外，Tower還與多家企業展開合作，如與Innolight擴大合作，利用其最新的硅光子平臺，提升新一代硅光量產解決方案產量，以滿足AI和數據中心市場需求。通過不斷的產能擴張和技術創新，Tower Semiconductor在硅光代工市場中穩紮穩打，逐步擴大自己的市場份額。

GlobalFoundries：收購整合，登頂硅光代工龍頭

2025年11月，GlobalFoundries宣佈收購位於新加坡的硅光子晶圓代工廠Advanced Micro Foundry。格芯將整合AMF公司的製造資產、知識產權與專業人才，擴大其在新加坡的硅光子技術組合、生產能力和研發能力，補充其在美國的現有技術能力。

這一收購使格芯按收入計算成為全球最大的純硅光子芯片代工廠。

據瞭解，AMF是新加坡科技研究局在2017年設立的衍生公司，也是全球首家專注於硅光子技術的芯片代工廠，擁有超過15年的製造經驗，服務過300多家客户。格芯首席執行官Tim Breen表示，收購AMF使其能夠提供更全面、更具差異化的可插拔收發器和共封裝光器件發展路線圖，同時加速光子技術向汽車和量子計算等相鄰市場的發展。

GlobalFoundries計劃利用AMF的新加坡200mm平臺滿足長距離光通信、計算、激光雷達和傳感等領域的需求，並隨着市場需求的增長擴展至300mm平臺。在晶圓代工行業，更大尺寸的晶圓意味着更高的生產效率和更精密的製程控制，這對於未來共封裝光學器件（CPO）技術落地至關重要。CPO技術可將硅芯片與光學器件封裝在一起，顯著縮短電信號路徑並降低功耗，是下一代AI硬件架構的關鍵技術。

為配合此次收購，GlobalFoundries還將在新加坡建立硅光子學研發卓越中心，與當地科技研究局合作，專注研發用於400Gbps超高速數據傳輸的下一代材料。

GlobalFoundries在硅光芯片領域積累深厚。早在2022年3月，GlobalFoundries就推出了硅光子平臺Fotonix，是業界首個將300毫米光子學特性和300Ghz級別的RF-CMOS工藝集成到硅片上的平臺，使得光子芯片能夠提供更快、更高效的數據傳輸和更優的信號質量，旨在解決數據中心與AI時代對高速、低功耗、高帶寬的嚴苛需求。

GF Fotonix繼承並發展了GlobalFoundries在45nm SOI工藝（45CLO，現已整合入Fotonix品牌下）上的深厚積累。該平臺能夠提供一套包含高速鍺（Ge）光電探測器（據稱可達數十GHz響應）、高效電光調製器（如馬赫-曾德調製器MZM，支持NRZ和PAM4等多種調製格式）在內的完整光子器件「工具箱」。其波導損耗據稱在C波段和O波段均有良好表現，部分關鍵器件的性能指標已接近或達到業界領先水平。

GlobalFoundries強調，通過在300mm晶圓上將光子元件、RF-CMOS電路以及數字CMOS控制邏輯高度集成，支持2.5D封裝和片上集成激光器等，可以直接省去部分高成本的封裝步驟，理論上能帶來更優的信號完整性（減少片外連接的寄生參數）、更低的整體功耗（短距離互連）和更緊湊的模塊尺寸。這對於空間和功耗都極為敏感的AI數據中心而言，吸引力不言而喻。

在生態方面，GlobalFoundries為客户提供成熟的PDK，支持主流EDA設計流程，並與Ansys、Cadence、Synopsys等EDA廠商合作，力圖簡化設計門檻，縮短產品上市周期。目前，GF Fotonix 解決方案將在公司位於紐約馬耳他的先進製造工廠生產，GlobalFoundries可為客户提供參考設計套件、MPW、測試、製程前后、和半導體制造等服務，以幫助客户更快地進入市場。

據悉，Ayar Labs、PsiQuantum、Lightmatter等公司已經採用了該平臺來製造硅光芯片產品。

預計未來GlobalFoundries的硅光平臺將會向更高集成度演進，會集成更多功能，比如WDM複用/解複用器件、更復雜的控制邏輯等，但這對設計和製造的挑戰將持續升級，如何在提升良率的同時進一步降低成本，是其需要持續攻克的難題。

此次收購AMF，是GlobalFoundries在硅光代工領域的又一次重大戰略佈局，進一步鞏固了其在硅光代工領域的領先地位，為其未來的發展奠定了堅實的基礎。

聯電：攜手imec，加速佈局

聯電在硅光代工領域選擇了技術合作的道路，以加速自身的佈局。

2025年12月，聯電宣佈攜手imec簽署技術授權協議，取得imec iSiPP300硅光子製程，該製程具備共封裝光學（CPO）相容性，將加速聯電硅光子技術發展藍圖。

據瞭解，過去十年IMEC 已證明在12英寸晶圓上採用先進 CMOS 工藝進行硅光子製造，可顯著提升性能。iSiPP300 平臺具備高緊湊度與高能效器件，包括基於微環的濾波器與調製器、鍺硅電吸收調製器，並輔以多種低損耗光纖接口及3D封裝模塊。IMEC IC-Link與半導體產業緊密合作，確保最先進技術能應用於產品製造。

聯電錶示，AI數據負載日益增加，傳統銅互連面臨瓶頸，硅光子技術以光傳輸數據，成為數據中心、高效能運算及網路基礎設施在超高頻寬、低延迟及高能源效率的解決方案。聯電此前已實現 200mm（8英寸）硅光子學芯片的量產，未來將結合imec經驗證的12吋硅光子製程技術、加上聯電絕緣層上覆硅（SOI）晶圓製程，為客户提供高度可擴展的光子芯片（PIC）平臺。

聯電資深副總經理洪圭鈞指出，取得imec最先進的硅光子製程技術授權，將加速聯電12吋硅光子平臺的發展進程。目前，聯電正與多家新客户合作，預計在此平臺上提供用於光收發器的光子芯片，並於2026及2027年展開風險試產。

有供應鏈消息指出，聯電已將新加坡Fab 12i P3 新廠確立為承載硅光子與CPO 技術的核心基地，內部已進入實質技術導入與試產準備階段，目標於2027年實現量產。

據瞭解，該廠的22納米產線已具備銜接硅光子產品的成熟製程基礎。針對外界關注的佈局進度，聯電官方迴應證實，在特殊製程的推進上，硅光子確實是公司積極投入的重點技術之一。供應鏈進一步指出，目前該廠內部已同步規劃光電整合相關模組，預計於2026年啟動風險試產（Risk Production），並全力朝向2027年量產的目標推進。

展望未來，聯電的技術藍圖十分清晰。除了首波瞄準的光收發器應用外，聯電計劃結合多元的先進封裝技術，將系統架構朝向CPO與光學I/O等更高整合度的方向邁進為數據中心內部及跨數據中心提供高帶寬、低能耗且高度可擴展的光互連應用解決方案。

而業界對於聯電的轉型持正向看法，認為若新加坡廠能如期在2027年導入量產，不僅意味着聯電成功跨入光電整合型晶圓代工領域，更能有效延伸成熟製程的生命周期，在通訊、車用、物聯網與AI等四大領域中，建立起難以取代的技術護城河，成為其下一個重要的成長引擎。

臺積電：COUPE整合先進封裝，劍指CPO商用化

臺積電作為全球晶圓代工的龍頭企業，在硅光代工領域同樣展現出了強大的技術實力和創新能力。

2024年，臺積電就表示正在研發緊湊型通用光子引擎（COUPE）技術，以支持AI熱潮帶來的數據傳輸爆炸性成長。

在SEMICON Taiwan 2025期間，臺積電首次公開「COUPE平臺」，該平臺的硅光子製造採用成熟節點(65nm)，同時可與先進節點(如N7及以下)的電子芯片堆疊，實現緊湊型通用光子引擎，並展示200G微環調變器與波分複用模組，預計2026年可望整合至CoWoS先進封裝，推動CPO商用化。

目前，臺積電的硅光子戰略主要圍繞三大關鍵平臺展開，即COUPE 2.0、iOIS 和 EPIC-BOE。這些平臺共同構成了臺積電實現高帶寬、低功耗光學集成的核心技術基礎，尤其是在人工智能、高性能計算和數據中心應用領域。

與銅互連相比，臺積電的硅光子技術具有顯著的優勢，功耗降低超10倍，延迟縮減至1/20，其主要應用於AI服務器、高性能計算的數據傳輸。

這一進展與英偉達共同推動的CPO技術方向一致，NVIDIA的Quantum-X交換機平臺將率先導入COUPE技術，下一代Rubin平臺也預計大量採用硅光子。

據經濟日報此前消息，臺積電在其硅光子技術實現了CPO與先進半導體封裝技術的集成，預計將於2025年開始交付樣品，2025年下半年迎來1.6T光傳輸時代。報道稱，臺積電與博通合作，使用其3nm工藝成功試製了一項關鍵的CPO技術，即微環調製器（MRM）。這一發展為將CPO與高性能計算或ASIC芯片集成用於AI應用鋪平了道路，從而實現了從電信號傳輸到光信號傳輸的重大飛躍，用於計算任務。

爲了進一步提升其技術實力，臺積電正與硅谷的獨角獸企業，如Ayar Labs、Celestial AI和Lightmatter等合作。通過這些合作，臺積電能夠整合各方優勢資源，不斷優化其硅光子技術和封裝工藝，保持在硅光代工領域的技術引領地位。同時，臺積電還在積極申請硅光子學相關的專利，據報道，2025年其在美國的專利申請數量已經達到友商的兩倍多，展現了其在該領域的深厚技術積累和持續創新的決心。

三星：在硅光市場分一杯羹

三星也看到了硅光代工市場的巨大潛力，全力投入硅光子技術，試圖在「硅光代工」市場分一杯羹。

據韓國媒體報道，三星電子器件解決方案（DS）事業部已將硅光子學選為未來的核心技術，並開始為其位於新加坡的專屬研發中心招募經驗豐富的專家。該新加坡研發中心由副總裁兼前臺積電員工崔景建領導，正與總部技術開發辦公室（由晶圓代工事業部總裁兼首席技術官南錫佑領導）緊密合作，共同推進這項技術的發展。

當前，三星正調動其遍佈韓國、新加坡、印度、美國和日本的全球研發網絡，致力於硅光子技術的研發。三星近期將負責硅光子技術研發的高級主管李康浩晉升爲副總裁，並聘請了英特爾前首席產品官研究員朴賢大，顯示出其對硅光技術研發的高度重視。

三星計劃迅速提升其技術實力並吸引客户，一位業內人士表示：「2030 年后，當硅光子技術應用於人工智能服務器之后的單個芯片時，它將決定代工市場的競爭力。」 三星的目標是利用硅光子技術提高數據傳輸速度，降低發熱量和能耗，從而在AI芯片代工市場中挑戰臺積電的地位。雖然目前三星在硅光代工領域的市場份額相對較小，但憑藉其強大的研發實力和全球佈局，未來有望在這個市場中嶄露頭角。

英特爾：硅光技術商用化「先行者」

作為全球著名的IDM半導體公司，英特爾是首家將硅光子技術商業化的公司，早在2016年，英特爾就成功地將硅光子技術應用於收發器中，這種設備允許遠程服務器通過光進行通信。據瞭解，英特爾目前已經出貨了超過800萬個EIC（電光集成電路），儘管在代工市場的份額相對較小，但英特爾在硅光芯片的技術研發和產品應用方面有着深厚的積累。

英特爾在組織大規模調整后仍保留了核心硅光產線，維持其在數據中心互連方向的戰略佈局。通過不斷地技術深耕，英特爾在硅光芯片的性能提升、成本降低等方面取得了一系列的成果。例如，英特爾的硅光芯片在數據中心的應用中，能夠實現高速、低延迟的數據傳輸，為數據中心的高效運行提供了有力支持。未來，英特爾有望憑藉其在硅光芯片領域的技術優勢，在市場競爭中獲得一席之地。

意法半導體：瞄準硅光代工服務

意法半導體（ST）雖為IDM廠商，但也提供硅光芯片代工服務。在硅光芯片代工領域，ST基於其在300mm晶圓工藝上的深厚積累，推出了PIC100平臺，通過將光子與BiCMOS技術深度融合，能夠實現單通道200Gbps的高傳輸速率。

該平臺的優勢在於極高的集成度，能夠將調製器、探測器、光波導等光學元件與傳統的BiCMOS電路集成在同一片晶圓上，適用於大規模高密度集成。

在佈局上，ST正通過法國Crolles工廠和意大利Agrate工廠打造專注於硅光互連的生產基地，計劃大幅提升產能。同時，ST積極參與歐盟STARLight項目，並與AWS等雲服務巨頭合作，聚焦AI超級計算和數據中心互連的高帶寬需求，致力於通過其IDM垂直整合優勢打破傳統銅互連的瓶頸。

隨着 AI 和高性能計算對算力互連帶寬的需求激增，ST 正在積極佈局其硅光技術的商業化路徑。其基於 IDM 模式的垂直整合供應鏈，使其能夠更靈活地將硅光技術與自家的模擬、數字和功率半導體技術相結合，提供全棧式的光電互連解決方案。

除了上面提到的幾家硅光平臺，還有新加坡先進微電子、ASE Group、Silex等廠商也可以提供硅光芯片產品的代工服務。

國內陣營：多元路徑構築本土代工能力

中國在硅光代工領域也已形成多元化佈局，主要包括專業硅光代工平臺、光模塊與光器件企業自建代工線、以及半導體制造企業延伸硅光代工三種類型。

專業硅光代工平臺方面，國家信息光電子創新中心位於武漢，建成國內最完整的8英寸和12英寸硅光子PDK與MPW服務平臺，提供硅光芯片設計、流片、測試等一站式服務，支持1.6T硅光互連芯片等高端產品研發。重慶聯合微電子中心、上海微技術工業研究院、陝西光電子先導院也在積極推進硅光代工能力建設。

光模塊龍頭企業中，中際旭創自研硅光芯片，產品覆蓋400G、800G、1.6T硅光模塊；光迅科技擁有成熟的硅光平臺，批量生產200G、400G、800G硅光模塊，具備硅光芯片代工能力。

半導體制造企業中，燕東微12英寸SOI工藝平臺完成部分關鍵工藝開發；賽微電子持續推進硅光系列芯片的工藝開發及晶圓製造佈局，境內產線目前已能夠為光通信、光互連、光計算等領域的客户提供硅光工藝開發與小規模試製服務，MEMS-OCS 產品已實現小批量試產。

此外，據業內人士透露，中芯國際、華虹半導體、粵芯等本土企業也在探索硅光芯片代工業務，只是目前還沒有太多公開的信息披露。

可以預見，未來的競爭將更加激烈，合作也將更加緊密。標準化、功耗、成本、光源、生態...這些橫亙在前的挑戰，需要整個產業鏈共同攻克。但AI的巨大引擎已經啟動，它正以不可逆轉的勢頭，加速着硅光製造技術的成熟與迭代。

對於中國半導體產業而言，硅光技術提供了一個在「后摩爾時代」實現追趕甚至部分領域引領的潛在機遇。儘管在覈心設備、關鍵材料和頂尖人才方面仍面臨挑戰，但憑藉巨大的內需市場、持續的政策支持以及本土企業的奮發努力，在未來的硅光芯片代工江湖中，中國力量或將能佔據一席之地。

寫在最后

當前，硅光產業正處於高速發展階段。一方面，科技巨頭積極佈局，投入大量資源進行技術研發和產線建設；另一方面，相關的企業併購與產業鏈整合也在加速，競爭日趨激烈。

在AI、雲計算、大數據等技術快速發展的推動下，硅光芯片的市場需求將持續增長。據LightCounting預測，100 GbE及更高速的以太網光芯片數量將快速增長，預計從2024 年3660萬，增加到2029年的8050萬。其中硅光芯片的增長最快，從2024年的960萬，增加到2029年的4550萬。

硅光市場的高速增長，正在催生海量的硅光芯片代工訂單。

這塊「肥肉」，吸引着全球代工巨頭投入重兵：從GlobalFoundries的收購整合，到Tower的激進擴產，再到臺積電的先進封裝融合、聯電的技術引進、三星、Intel、ST以及國內產業鏈廠商的全力投入，一場圍繞硅光芯片的代工大戰已然打響。

而這場戰爭的結果，將深刻影響未來AI芯片的競爭格局。