隨著AI大模型、AI Agent進(jìn)一步發(fā)展，當(dāng)下超高速光模塊需求愈發(fā)強(qiáng)烈，目前數(shù)據(jù)中心與算力基礎(chǔ)設(shè)施主要采用400G和800G光模塊，少數(shù)超大型數(shù)據(jù)中心已開始嘗試1.6T光模塊。未來，隨著數(shù)百萬級(jí)GPU數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，“萬卡”乃至“十萬卡”智算中心集群將逐步成為下一代基礎(chǔ)設(shè)施，被稱為“AI 連接神經(jīng)元”的3.2T光模塊及光芯片也將全面鋪開。
傳統(tǒng)電子芯片已觸及速率、功耗物理極限，光子芯片是AI算力、6G通信、量子計(jì)算的唯一解決方案，而鈮酸鋰、鉭酸鋰是全球唯一兼具電光、壓電、非線性光學(xué)特性的 “全能型” 材料，無可替代。
市場普遍認(rèn)為，薄膜鈮酸鋰（TFLN）是1.6T/3.2T 超高速光模塊的最優(yōu)方案，而2026 年是薄膜鈮酸鋰規(guī)模化商用元年。薄膜鈮酸鋰也被稱為光子芯片的“卡脖子”核心材料，不過近年來，國內(nèi)發(fā)展飛速。目前國內(nèi)有什么進(jìn)展，這項(xiàng)技術(shù)有什么值得關(guān)注的點(diǎn)？今天EEWorld就來盤點(diǎn)一下。
是什么，為什么
鈮酸鋰（LiNbO?）是一種在光子學(xué)領(lǐng)域長期被驗(yàn)證的經(jīng)典材料，具備優(yōu)異的線性電光效應(yīng)、低光學(xué)損耗、高穩(wěn)定性以及寬透明窗口。其線性電光效應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)電信號(hào)對(duì)光信號(hào)的高速、低失真調(diào)控，是高性能光通信與微波光子系統(tǒng)的重要物理基礎(chǔ)。此外，鈮酸鋰還具有突出的非線性光學(xué)性能，支持頻率轉(zhuǎn)換、光頻梳、參量過程等復(fù)雜光場調(diào)控能力，為寬譜光通信、精密測量和量子信息等前沿方向提供了關(guān)鍵材料支撐。
薄膜鈮酸鋰（TFLN）則進(jìn)一步突破了傳統(tǒng)體材料鈮酸鋰在小型化、集成化和晶圓級(jí)加工方面的局限。通過薄膜化、晶圓化和芯片化，TFLN在保持鈮酸鋰高速、低損耗、高線性度及強(qiáng)非線性等優(yōu)勢的同時(shí)，顯著提升了器件集成度、工藝一致性和平臺(tái)擴(kuò)展能力。相較于傳統(tǒng)材料體系，TFLN更契合高帶寬、低功耗、高集成度光子芯片的發(fā)展需求，被視為下一代集成光子平臺(tái)的重要發(fā)展方向。
薄膜鈮酸鋰因?yàn)槠鋬?yōu)勢的物理性能，幾乎可以覆蓋Scale out/Scale up/Scale across等多個(gè)光互聯(lián)領(lǐng)域，同時(shí)在OCS/CPO/NPO/LPO等多個(gè)領(lǐng)域有巨大發(fā)展?jié)摿Α?/span>
為什么一定是薄膜鈮酸鋰？在光互聯(lián)（如數(shù)據(jù)中心光模塊、5G/6G通信）中，核心需求是光電轉(zhuǎn)換和信號(hào)處理。目前主要有三種材料在光互聯(lián)領(lǐng)域大放異彩：
III-V族化合物（如InP、GaAs）憑借其直接帶隙特性，構(gòu)成了高效激光器與放大器的物理基礎(chǔ)，堪稱光子芯片的“心臟”；ABO?型鈣鈦礦（如薄膜鈮酸鋰、鉭酸鋰）雖在電光調(diào)制方面表現(xiàn)卓越，可充當(dāng)光信號(hào)的“高速公路”，但缺乏發(fā)光能力，需與III-V族光源配合使用；KDP型晶體則主要應(yīng)用于非線性光學(xué)領(lǐng)域（如頻率變換），在常規(guī)光互聯(lián)芯片中應(yīng)用有限，更多見于精密光學(xué)儀器。
圖源丨投融一隅
因此，對(duì)比起來，薄膜鈮酸鋰材料在超高速調(diào)制器中表現(xiàn)優(yōu)異，支持超過100 GHz的帶寬，單通道調(diào)制速率達(dá)240 Gbaud以上，遠(yuǎn)超硅基（約60～90 Gbaud）和磷化銦（約130 Gbaud）方案，是800G、1.6T、3.2T及更高速率光模塊的理想選擇。
在處理相同任務(wù)時(shí)，集成鈮酸鋰微波光子芯片的能耗遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)電子芯片。例如，在提取圖片邊緣信息時(shí)，其能耗僅為后者的幾百分之一。
圖源丨投融一隅
除了薄膜鈮酸鋰（TFLN），業(yè)界也流行使用薄膜碳酸鋰（LTOI），鉭酸鋰具備抗光折變（耐強(qiáng)光）與低雙折射的獨(dú)特優(yōu)勢，主要面向光頻梳、量子通信、高功率激光等細(xì)分應(yīng)用。盡管前景廣闊，但其當(dāng)前市場規(guī)模和需求緊迫性不及AI光互連領(lǐng)域，因此在產(chǎn)線建設(shè)與資金投入規(guī)模上暫時(shí)落后于鈮酸鋰。
圖源丨投融一隅
產(chǎn)業(yè)當(dāng)下現(xiàn)狀
“在金剛石上雕花”——這是業(yè)內(nèi)對(duì)薄膜鈮酸鋰加工難度的形象比喻。由于材料硬度高、工藝復(fù)雜，研發(fā)之路每一步都充滿挑戰(zhàn)。
目前，全球僅有三家企業(yè)實(shí)現(xiàn)高端薄膜鈮酸鋰調(diào)制器量產(chǎn)：富士通（日本）、住友（日本）和光庫科技（300620），全球高端市場被法國 Soitec、日本住友等企業(yè)壟斷。光庫科技是國內(nèi)唯一量產(chǎn)該產(chǎn)品的企業(yè)，打破了海外長期技術(shù)壟斷，擁有從芯片設(shè)計(jì)到封裝測試的全鏈條核心技術(shù)。
國外對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)也非常積極：
HyperLight（美國）：是薄膜鈮酸鋰領(lǐng)域先驅(qū)，專注于開發(fā)基于TFLN平臺(tái)的高性能、低功耗光電芯片，服務(wù)于數(shù)據(jù)中心與電信網(wǎng)絡(luò)。
CCRAFT（瑞士納沙泰爾）：是大型代工廠，正在推出可量產(chǎn)的薄膜鈮酸鋰平臺(tái)，目標(biāo)突破良率瓶頸，計(jì)劃2028年實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)能數(shù)百萬片芯片。
Lightium AG（瑞士蘇黎世）：為歐洲公司，致力于薄膜鈮酸鋰高速光調(diào)制器和光子集成電路的研發(fā)與制造，是TFLN供應(yīng)鏈重要參與者。
Coherent（高意，COHR）（美國）：是全球光電器件巨頭，在OFC2026展示400G/通道的3.2T收發(fā)器，覆蓋CPO等多種前沿架構(gòu)，技術(shù)布局全面。2026年，該公司獲得了英偉達(dá)的20億美元戰(zhàn)略投資。
格羅方德（美國，GlobalFoundries）：通過與上海賽勒科技合作，共同量產(chǎn) 200G/Lane 接收芯片等硅光方案，正式切入高速光芯片領(lǐng)域。
Quantum Computing Inc.（QUBT，美國）：出現(xiàn)在全球薄膜鈮酸鋰調(diào)制器和器件供應(yīng)商名單中，表明其在該技術(shù)領(lǐng)域有所涉足。
雖然很難，但好在，目前國內(nèi)已有大量公司投入這項(xiàng)技術(shù)的研究，并不斷突破。
國內(nèi)這些企業(yè)，正在崛起
據(jù)EEWorld觀察，目前，光模塊廠商中際旭創(chuàng)、新易盛、聯(lián)特科技等，已推出基于薄膜鈮酸鋰技術(shù)的800G/1.6T光模塊方案。
中際旭創(chuàng)（300308）：已推出基于薄膜鈮酸鋰的400G、800G 及1.6T系列產(chǎn)品，具備向3.2T 演進(jìn)的能力，產(chǎn)品通過微軟、亞馬遜等頭部云廠商驗(yàn)證。
聯(lián)特科技（301205）：在薄膜鈮酸鋰賽道具備先發(fā)優(yōu)勢，已完成800G光模塊量產(chǎn)，正推進(jìn) 1.6T 及以上速率產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)化。
德科立（688205）：采用薄膜鈮酸鋰調(diào)制器方案，實(shí)現(xiàn)超高速光模塊的低功耗與高性能，重點(diǎn)應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心高速互連。
光迅科技（002281）：明確將薄膜鈮酸鋰作為高速光模塊主要技術(shù)路徑之一，已有相關(guān)技術(shù)布局；同時(shí)發(fā)布基于硅光的3.2T NPO模塊。
天通股份（600330）：是國內(nèi)唯一實(shí)現(xiàn)8英寸鈮酸鋰晶圓量產(chǎn)的上市公司，為產(chǎn)業(yè)鏈上游核心材料供應(yīng)商，判斷鈮酸鋰將成為3.2T主流方案。
此外，國內(nèi)有許多薄膜鈮酸鋰芯片公司完成融資，國內(nèi)整體進(jìn)展非常迅速，結(jié)合各大投資機(jī)構(gòu)的官宣信息，目前國內(nèi)的參與者包括：
六芯光電：一家專注于高端光子芯片研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的科技企業(yè)，2024年11月成立于光谷，創(chuàng)始人齊志勇畢業(yè)于華中科技大學(xué)光電系。該公司宣布已掌握全球稀缺的8英寸薄膜鈮酸鋰量產(chǎn)工藝方案，成功實(shí)現(xiàn)主導(dǎo)產(chǎn)品芯片流片，聯(lián)合開發(fā)的強(qiáng)度調(diào)制器進(jìn)入性能測試階段，關(guān)鍵指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期。一年多的時(shí)間里，采取“設(shè)計(jì)在企業(yè)、制造在平臺(tái)”的輕資產(chǎn)模式（eIDM），與國內(nèi)平臺(tái)開展流片合作，構(gòu)建起從芯片設(shè)計(jì)到器件封裝的完整技術(shù)閉環(huán)，成功從實(shí)驗(yàn)室原理突破轉(zhuǎn)化為工業(yè)級(jí)新品。其研發(fā)的薄膜鈮酸鋰調(diào)制器芯片，是高速光模塊的重要元器件。
安湃光電：是一家專注于薄膜鈮酸鋰光子芯片及光學(xué)引擎研發(fā)生產(chǎn)的創(chuàng)新型公司，團(tuán)隊(duì)出身于華中科技大學(xué)武漢光電國家研究中心，公司致力于設(shè)計(jì)和制造業(yè)內(nèi)插入損耗最低、帶寬最大的薄膜鈮酸鋰（LiNbO3）光學(xué)集成電路（IC）和組件。OFC2025上，安湃光電展示了全球首個(gè)8英寸薄膜鈮酸鋰專用產(chǎn)線成果。
犀里光電：成立于2025年1月，是一家專注于薄膜鈮酸鋰（TFLN）光子芯片平臺(tái)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)，是薄膜鈮酸鋰片上系統(tǒng)光子引擎提供商。公司以薄膜鈮酸鋰為核心技術(shù)路線，圍繞晶圓級(jí)工藝、光子芯片設(shè)計(jì)、器件工程化、以及片上系統(tǒng)光子引擎集成能力構(gòu)建平臺(tái)化技術(shù)體系，致力于為AI智算互聯(lián)、6G無線通信、經(jīng)典光計(jì)算及量子技術(shù)等前沿領(lǐng)域提供高性能的光子芯片解決方案。
極刻光核：成立于2019年，專注于薄膜鈮酸鋰IDM平臺(tái)的研發(fā)及應(yīng)用。在刻蝕這一核心步驟中，極刻團(tuán)隊(duì)通過特殊的微納加工工藝，使得波導(dǎo)側(cè)表面極為光滑，解決了以往工業(yè)級(jí)量產(chǎn)容易出現(xiàn)的痛點(diǎn)。團(tuán)隊(duì)領(lǐng)先的高速器件設(shè)計(jì)能力與規(guī)模化高品質(zhì)加工工藝推動(dòng)了高速光芯片生產(chǎn)的規(guī)模化、產(chǎn)品化。隨著大模型驅(qū)動(dòng)算力網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展，公司有望在更高速率光連接時(shí)代發(fā)揮更大的價(jià)值。
易纜微：專注硅光異質(zhì)集成薄膜鈮酸鋰光子芯片，技術(shù)為1.6T/3.2T光模塊和CPO核心，已向主流廠商送樣測試。
南智芯材：由南京大學(xué)院士團(tuán)隊(duì)通過產(chǎn)學(xué)研模式孵化并創(chuàng)立的創(chuàng)新企業(yè)，專注于高品質(zhì)鈮（鉭）酸鋰晶體的研發(fā)與生產(chǎn)，致力于推動(dòng)高速光電芯片、AR顯示、5G/6G及衛(wèi)星濾波器等高科技產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈實(shí)現(xiàn)自主可控。目前，該企業(yè)產(chǎn)品已成功導(dǎo)入多家行業(yè)頭部客戶，累計(jì)完成數(shù)萬片晶圓的量產(chǎn)交付，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，性能達(dá)到國際先進(jìn)水平。已實(shí)現(xiàn)了12英寸光學(xué)級(jí)鈮酸鋰晶體的自主研發(fā)，并已向重點(diǎn)客戶交付。
元芯光電子：成立于2018年，創(chuàng)始人國偉華是華中科技大學(xué)武漢光電國家研究中心教授。自創(chuàng)立之初，公司便錨定高端光芯片技術(shù)“無人區(qū)”，核心目標(biāo)是把實(shí)驗(yàn)室頂尖技術(shù)落地到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線，助力中國高端芯片行業(yè)實(shí)現(xiàn)自主可控。自主研發(fā)的67GHz薄膜鈮酸鋰強(qiáng)度調(diào)制器已發(fā)布，為我國光芯片與高速調(diào)制器芯片的產(chǎn)業(yè)化升級(jí)再添核心動(dòng)能。
中科源芯：公司于2023年成立，歷經(jīng)兩年多的技術(shù)攻關(guān)與創(chuàng)新突破，公司已順利完成薄膜鈮酸鋰調(diào)制器的研發(fā)及小批量生產(chǎn)，成功推出強(qiáng)度型、IQ 型、相位型三大類功能芯片、器件與模塊。目前，企業(yè)已實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、流片、封裝、測試等九十余道核心工序的IDM模式全鏈條自主可控。
超晶科技：憑借三大核心裝備 100% 自研、SMART CUT全流程工藝閉環(huán)，成為全球唯一可規(guī)模化量產(chǎn) 8 英寸高端薄膜晶圓的IDM企業(yè)，以效率提5～10倍、成本下降60%、良率超95%的、表面精度提高一個(gè)等級(jí)的顛覆性優(yōu)勢，改寫全球產(chǎn)業(yè)格局。
市場即將爆發(fā)
隨著AI大模型進(jìn)一步發(fā)展，以及當(dāng)下Agent開始爆發(fā)，預(yù)計(jì)薄膜鈮酸鋰市場還會(huì)繼續(xù)爆發(fā)。
2026年OFC全球光通信博覽會(huì)明確，8英寸薄膜鈮酸鋰成為3.2T超高速光模塊、CPO共封裝光學(xué)的標(biāo)配，行業(yè)完成從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的跨越。五年后全球有望突破千億市場需求。
根據(jù)QYResearch的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2025年全球薄膜鈮酸鋰芯片市場規(guī)模約為2.39億美元，預(yù)計(jì)到2032年將增長至3.67億美元，年復(fù)合增長率（CAGR）為6.4%。從器件層面來看，全球薄膜鈮酸鋰調(diào)制器市場增長更為迅猛：2025年其市場規(guī)模約為3509萬美元，預(yù)計(jì)到2032年將攀升至7.4億美元，年復(fù)合增長率高達(dá)55.4%，成為光通信領(lǐng)域增速最快的細(xì)分賽道之一。
另據(jù)恒州誠思調(diào)研數(shù)據(jù)，2023年全球薄膜鈮酸鋰光調(diào)制器的收入規(guī)模約為32.3億元人民幣，預(yù)計(jì)到2030年將接近85.8億元，2024～2030年間CAGR為14.8%。
高速光模塊市場的爆發(fā)是該增長的核心驅(qū)動(dòng)力。根據(jù)LightComing的預(yù)測，2025～2026年，光模塊市場將以每年30%–35%的速度增長；其中，全球800G光模塊在2025年的出貨量預(yù)計(jì)將達(dá)到1800萬至1990萬只。與此同時(shí)，產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)的8英寸光學(xué)級(jí)晶圓已出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，產(chǎn)品交付周期已排至2027年。
參考文獻(xiàn)
· END ·
掃碼添加小助手回復(fù)“機(jī)器人”
進(jìn)群和電子工程師們面對(duì)面交流經(jīng)驗(yàn)
