晶圆厂加速硅光子量产扩产，代工竞争格局变化
随着AI算力推动数据传输带宽需求每两年翻番，铜互连的物理极限日益显现，如何缓解芯片之间的数据传输瓶颈，已经成为高性能计算系统面临的重要问题，越来越多晶圆代工厂将硅光子视为解决方案之一。
硅光子技术利用成熟的CMOS制造工艺，将光学器件和光路集成到硅晶圆上，目前正加速从实验室进入半导体生产线。台积电、联电、格芯和Tower Semiconductor等主要晶圆代工厂均在加大投入，由此推动新一轮硅光子产能竞争。
量产与扩产同步推进
2026年以来，全球主要晶圆代工厂明显加快了硅光子业务布局。联电新加坡12英寸晶圆厂已经交付首批量产硅光子晶圆，台积电COUPE硅光子整合平台进入量产阶段，Tower Semiconductor公布大规模扩产计划，格芯则通过收购强化硅光子制造能力。在中国，粤芯半导体也已建成12英寸硅光子芯片生产线。
7月14日，联电与新加坡硅光子企业SILITH Technology宣布，联电新加坡12英寸晶圆厂已经完成首批量产硅光子晶圆交付，标志着双方合作正式进入商业化阶段。
SILITH成立于2021年，主要面向高速光通信市场，目前已经出货100G和200G产品，双方最新合作将产品路线延伸至1.6T。联电计划于2027年推出自有12英寸硅光子平台，同时与SILITH共同开发单通道400G全硅光子方案，并探索薄膜铌酸锂等新材料技术。
Tower Semiconductor则计划扩充其在日本的硅光子、硅锗和先进封装能力。公司准备将位于新潟县的Arai工厂改造为12英寸硅光子及先进封装生产平台，同时扩大富山县Uozu Fab 7的产能，并规划在其附近建设一座新的12英寸晶圆厂。首阶段新增硅光子产能预计于2027年第四季度具备全面生产条件。
与联电和Tower主要通过自建产能扩张不同，格芯选择了以收购为主的布局方式。2025年，格芯收购了新加坡硅光子代工企业Advanced Micro Foundry（AMF），并将其制造能力整合至Fotonix平台，用于支持共封装光学（CPO）等先进光互连应用。
台积电COUPE硅光子整合平台则利用SoIC技术，实现电子芯片与光子芯片的3D堆叠，以提高带宽密度并降低功耗。台积电目前正在推动COUPE与CoWoS、SoIC等先进封装技术结合，建立覆盖芯片制造、光电整合和封装的完整平台，同时与产业链合作伙伴共同建设硅光子生态系统。
在中国，粤芯半导体已经建成覆盖90纳米至65纳米节点的12英寸硅光子生产线，并计划进一步向45纳米推进。随着光模块、光芯片和晶圆制造企业持续投入，中国硅光子产业链正在逐步完善。
晶圆厂为何集中投入硅光子
行业人士认为，晶圆代工厂加大硅光子投资主要有三个原因。
首先，硅光子能够利用相对成熟的CMOS制造技术，现有12英寸晶圆厂、生产设备和工艺经验可以部分转移至硅光子生产，与新建完整的化合物半导体产线相比，在成本控制和规模化制造方面更具优势。
其次，硅光子与先进封装具有较强的互补性。CPO需要将光引擎、交换芯片和AI加速器进行更紧密的集成，对封装精度、散热能力和信号完整性提出更高要求。CoWoS和SoIC等技术已经成为主要晶圆代工厂的重要竞争优势，使其能够进一步发展光电一体化解决方案。
第三，硅光子可能帮助晶圆代工厂扩大其在半导体价值链中的影响力。随着CPO推动光子芯片与电子芯片加速融合，能够同时提供设计支持、晶圆制造、异构集成和先进封装的平台型企业，预计将获得更强的市场竞争力。
规模化商业应用仍面临挑战
尽管产业发展迅速，硅光子距离大规模商业化仍有多项技术问题需要解决。
从制造角度看，硅材料本身不能有效发光，因此通常需要与磷化铟、砷化镓等III-V族材料集成，形成系统所需的光源。目前，相关异质集成工艺仍然较为复杂，不同企业也在分别探索键合、外延和其他集成技术路线。
在封装与测试方面，CPO需要同时处理高速光信号和电信号，对光学耦合精度、封装可靠性和测试能力提出更高要求，相关生产设备、测试方法和行业标准仍在完善。
此外，CPO尚未形成完全统一的技术标准，不同企业在接口、芯片布局和封装规格方面存在差异，可能限制供应链协作以及产业生态的发展速度。
2027年或成商业化关键节点
按照当前行业规划，2027年可能成为硅光子商业化的重要时间节点。联电计划推出自有12英寸硅光子平台，Tower Semiconductor新增产能预计在2027年第四季度达到全面生产条件，台积电、格芯等企业也将继续扩大相关制造与整合能力，全球硅光子代工产能届时可能迎来集中释放。
从技术路线来看，全硅光子方案与采用新材料的方案可能长期并存。全硅方案能够利用成熟制造工艺，具有成本和规模化生产优势，可能率先进入大批量应用；薄膜铌酸锂等新材料则面向更高传输速度和更低功耗需求，有望在下一代高速光互连中发挥作用。
中国企业近年来也在加快布局，逐步建立覆盖光模块、光芯片和晶圆制造的产业能力，不过，与国际领先企业相比，在高端硅光子芯片、CPO集成经验以及先进光学材料等方面仍存在差距。
总体来看，硅光子与CPO已经成为晶圆代工厂在后摩尔时代争夺的重要增长领域。未来三至五年，随着新增产能逐步投入运行，市场将开始检验各家企业的扩产节奏、技术路线、量产能力以及产业生态建设水平。
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原文：Mass Production and Capacity Expansion Accelerate, Reshaping the Foundry Landscape in Silicon Photonics
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