隨著晶片製程製程逼近物理極限，在單一晶片上增加電晶體密度這條路徑越來越難，每一代製程的提升所能夠帶來的效能提升或功耗降低也越來越有限，同時也帶來成本的急劇上升，摩爾定律失效已經是業界的共識，但如何超越摩爾定律，繼續提升晶片性能也面臨巨大的挑戰。

在許多性能提升方案中，矽光子學技術（SiPh）的解決方案成為了許多行業巨頭共同的選擇，尤其是隨著人工智慧需求的爆發以及大算力時代的來臨，矽光子晶片優勢盡顯。

一、輝達與台積電合作開發矽光子AI晶片

最新消息，輝達與台積電已合作開發出基於矽光子學的晶片原型，並正積極探索光學封裝技術，以進一步提升AI晶片性能。

所謂矽光技術，就是利用CMOS等積體電路製造製程在矽基材料上建構光子積體電路（PIC）的技術，用於實現光學通訊、高速資料傳輸和光子感測器件等功能。

由於融合了CMOS技術超大規模邏輯、超高精度製造特性和光子技術超高速率、超低功耗優勢，有望成為整合光電子和微電子的最佳方案。

此次，輝達和台積電在矽光子晶片領域的合作，標誌著晶片技術發展的新方向。矽光子學技術的應用可望顯著提升晶片性能，尤其是在AI晶片領域，將為人工智慧、高效能運算等領域帶來新的突破。

二、英特爾等，佔全球80%份額

在AI大算力時代來臨之際，輝達之外，全球半導體巨頭也紛紛瞄準矽光賽道，發力矽光技術研發，其中英特爾（Intel）、思科（Cisco）、Lumentum、邁可（MACOM）和美滿科技（Marvell）等佔據了市場的主導地位，前五名廠商佔有全球超過80%的份額。

從地區來看，北美是最大的市場，佔有約26%份額，之後是歐洲和亞太地區，分別佔有20%和17%的市場份額。產品類型而言，收發器是最大的細分，佔有約87%的份額，同時就下游來說，資料中心是最大的下游領域，佔有約80%份額。

而根據QYR（恆州博智）的統計及預測，2022年全球矽光子市場銷售額達到了18億美元，預計2029年將達到76億美元，年複合成長率為21.8%（2023-2029）。

三、中國國產矽光子領域進展

在全球半導體巨頭紛紛佈局矽光子之外，中國國產半導體產業也不斷突破。如上所述，摩爾定律逐漸失效，單一晶片增加電晶體數量的難度越來越大而成本卻呈幾何級遞增，於是半導體廠商透過將多個芯粒封裝在同一塊基板上，以提升晶體管數量，從而提高性能。

根據武漢「九峰山實驗室」官方消息，2024年9月，該實驗室在矽光子整合領域取得里程碑式突破性進展－成功點亮整合到矽基晶片內部的雷射光源，這也是該項技術在中國國內的首次成功實現。

同時，2024年，上海交大無錫光子晶片研究院在無錫佈局中國國內首條高端光子晶片中試線，搭建多個特色製程平台，形成集材料、製程於一體的先進光子元件創新平台。

此外，中國也湧現了一批具有實力的矽光子晶片企業，如蘇州熹聯光芯微電子科技有限公司、國科光芯（海寧）科技股份有限公司、寧波芯速聯光電科技有限公司等。這些企業在矽光子晶片的設計、製造和應用方面不斷取得新進展，為中國的矽光子產業發展做出了重要貢獻。

因此，隨著全球半導體產業傳統技術限制愈發明顯，矽光子技術將是突破瓶頸的重要方向之一；矽光技術應用也將進一步拓展，將在激光雷達、光計算、光感、光存儲等領域大規模應用。(飆叔科技洞察)