光电集成芯片突破算力通信瓶颈，异质集成技术推动光电子产业升级

随着 AI 算力需求呈指数级增长，传统 “电芯片 + 分立光模块” 的架构在数据传输速率、能耗上逐渐显现瓶颈 —— 电信号传输存在延迟高、损耗大的问题，分立光模块则面临体积大、集成度低的局限。近期，光电集成芯片（OEIC）通过 “光子器件与电子器件异质集成” 技术突破，实现 “光信号产生 - 传输 - 探测 - 处理” 的单片集成，大幅提升数据传输速率与能效比，成为支撑 AI 算力中心、高速光通信的核心器件。

技术层面，中芯国际与中科院微电子所联合研发的 100Gbps 光电集成芯片，采用 “硅基平台 +Ⅲ-Ⅴ 族化合物半导体异质集成” 方案：在硅基芯片上，通过晶圆键合技术将铟磷（InP）基激光器、锗（Ge）基光电探测器与 CMOS 电子电路集成一体 —— 铟磷激光器可产生 1310nm/1550nm 波段的激光信号，数据传输速率达 100Gbps；锗光电探测器则负责将接收的光信号高效转换为电信号，响应度达 0.8A/W，暗电流低于 10nA；CMOS 电路集成驱动、放大、信号处理模块，实现光信号与电信号的实时转换与处理。芯片采用先进的三维封装技术，面积仅为传统分立光模块的 1/20，功耗降低 60%，数据传输时延缩短至 10 纳秒以内，满足 AI 算力中心 “低时延、高带宽” 的通信需求。

应用场景中，华为昇腾 AI 算力中心引入该光电集成芯片后，实现了算力集群间的高速互联。过去，算力集群采用电信号传输，单链路速率仅 40Gbps，且每公里信号损耗需通过中继器补偿，能耗高、成本高；如今，基于光电集成芯片的光互联链路，单链路速率提升至 100Gbps，传输距离达 10 公里无需中继，集群间数据交换效率提升 2.5 倍，同时每比特数据传输能耗从 5pJ 降至 2pJ，每年为算力中心节省电费超千万元。在 5G 承载网领域，中国移动将该芯片用于核心路由器光接口模块，使路由器端口密度从每槽位 400G 提升至 1T，单台路由器可接入的 5G 基站数量增加 2 倍，大幅降低承载网建设成本。

随着光电集成技术向 “更高集成度、更宽频段” 发展，未来将实现 “算力 - 存储 - 通信” 的光电一体化集成，为 6G 通信、量子计算等前沿领域提供核心器件支撑，推动光电子产业进入 “单片集成” 新时代。

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