硅光技术，构筑云光互联未来｜意法半导体布局AI集群高速收发器市场

人工智能应用的爆发正在重塑全球科技格局，从生成式模型到自动驾驶，算力与数据传输的需求呈指数级增长。然而，这一波AI浪潮的背后，传统半导体技术正面临前所未有的挑战——电信号的带宽和功耗瓶颈日益凸显。在这一关键节点，硅光技术（Silicon Photonics）以其独特的光电融合特性崭露头角。凭借超高带宽和低功耗的优势，硅光为AI驱动的高性能计算和数据中心提供了全新的解决方案，悄然开启了信息技术增长的新篇章。

意法半导体（STMicroelectronics，简称ST）已率先布局硅光技术，致力于构筑云光互联的未来，为先进数据中心和AI集群提供强有力的技术赋能。ST的新一代硅光技术，结合其下一代BiCMOS专有工艺，显著提升了连接性能，满足即将到来的800 Gbps乃至1.6 Tbps光互连应用需求。这不仅为高速数据传输树立了新标杆，也为AI驱动的计算集群带来了更高效的解决方案。与此同时，ST正携手价值链上下游合作伙伴，共同制定可插拔、能效更高的光收发器路线图，目标直指下一代AI集群的GPU互连应用，推动技术生态的协同创新。

在Edge层面，ST有着深厚的产品技术基础和市场份额，正在凭借强大的MCU/MPU和模拟电源等产品组合，支持边缘计算能力的进一步提升；而在Cloud这一边，硅光互连技术将会成为ST全新战略增长支柱。“我们深信，在不断加速的 AI基础设施发展的新时代，所有的元素都可以通过光连接的方式来进行互联。”意法半导体射频和通信子产品部 (RFOC) 副总裁Vincent Fraisse分享到。

云光互连：一个20亿美元的市场，下一代人工智能的关键

数据中心中遍布着大量光纤，其两端通常配备可插拔光电收发器（Pluggable Transceiver），这一模块化光通信组件的核心功能是通过光电转换实现高速数据传输——光信号被转换为电信号，通过传统导线传输后接入交换机或服务器，构建灵活高效的互联网络。收发器由光发射器（将电信号转换为光信号）、光接收器（将光信号转换为电信号）、光子集成电路（PIC）、电子集成电路（EIC）、微控制器（MCU）以及外壳组成：在发送端，电信号经EIC处理后驱动激光器发出光信号，通过光纤传输；在接收端，光信号被光电探测器转换为电信号，经放大和处理后恢复为原始数据。可插拔收发器设计使其可轻松插入数据中心的交换机或服务器，为AI、云计算和电信网络提供了理想的互联解决方案。

随着AI应用的爆发，计算和存储需求激增，数据中心的端口数量和传输速度持续提升。市场研究机构LightCounting的数据进一步印证了这一潜力：100GbE及以上光模块（PIC）市场的份额预计从2024年的3660万单元快速增长至2027年的6850万，并在2029年攀升至8050万。而在其中我们可以看到硅光技术占比将会持续提升，从2024年的960万增长到2030年的4550万。值得一提的是，在这4550万中包含了490万的芯片级光封装（CPO）400G及更高带宽的光互连端口，而这一新的技术将会在2027年之后迎来飞速增长。

硅光的持续份额扩大放量，不仅得益于整个市场的增长，更因为其具备与传统的EML/VCSEL调制器更多的技术优势。首先，SiPho硅光技术的传输距离更长、可实现更高的传输速率——至高能够达到400Gbps速率和100km的传输距离。此外，通过BiCMOS技术还可以实现更加线性的EIC，带来更好的信号质量，从而节省掉线性可插拔光模块（LPO/LDO）中的DSP，实现更低功耗的设计同时实现更远距离传输。

意法半导体（STMicroelectronics，简称ST）精准瞄准这一技术和市场趋势，积极布局硅光技术在数据中心光电收发器应用。正如Vincent分享：“今天的速率已达到800Gbps，未来预计将突破每秒3.2 Tbps，这一趋势将驱动网络进入一个长达十年的增长期，到2030年，结合BiCMOS和硅光的代工市场总规模预计将达到20亿美元。”这些数据表明，硅光技术正成为云光互联和AI集群革新的核心驱动力，预示着光通信市场即将迎来一场深刻的技术革命。

硅光PIC100技术+BiCMOS B55X代工，ST实现收发器关键技术突破

在硅光收发器中，电子集成电路（EIC）和光子集成电路（PIC）的协同优化是实现高性能、低功耗光学互联的关键。ST凭借其深厚的技术积累，推出了两项突破性制造工艺来应对这一挑战：BiCMOS B55(X)工艺专为 EIC 提供超高速和低功耗的电子处理能力，而SiPho PIC100 技术则为 PIC 带来高效的光学集成能力。

SiPho PIC100是ST与AWS合作开发的新型硅光技术平台，能够支持客户在一颗芯片上集成多个复杂组件。这种紧凑的设计，非常适合未来芯片到芯片的GPU互连场景。由于采用了全新的材料堆叠，PIC100取代了传统的垂直耦合技术，能够实现光纤与 PIC 的高效边沿耦合，这解决了困扰传输技术开发者的由来已久的系统损耗难题。据悉，该技术平台分别支持 50 GHz 和 80 GHz 以上的调制器和光电二极管的带宽性能，可实现每通道200 Gbps的能力。这项技术专为应对数据速度、能效、紧凑性、体积和成本效率方面的挑战而量身定制，适用于提供 800 Gbps 和 1.6 Tbps的下一代可插拔光学解决方案。

如果说SiPho PIC100 是硅光收发器的“光学神经网络”，负责敏锐地感知和传递光信号，那么 EIC就是“电子大脑”，掌控着信号的处理与决策。而BiCMOS，作为制造这一“电子大脑”的精湛工艺，则像是“锻造大师”，通过其高性能与低功耗的特性，为 EIC 注入强大的计算能力和效率，确保整个收发器系统运行如行云流水。

凭借着十多年的BiCMOS技术沉淀，ST推出了基于BiCMOS的全新工艺——BiCMOS B55和B55X。据悉，新的B55(X)基于300毫米晶圆制造，拥有前所未有的低噪声性能以及包括线性度，能够实现更高的每比特传输速率和吞吐量，进一步的提升性能的表现水平。在功耗表现上，对比现有技术能够达到15%的降低，同时提供了相比同类一体化技术更好的性价比。

未来，当数据中心从铜缆过度到光缆，就需要一种更为高效的GPU互连方式。而通过TSV技术，定制的EIC可以放置于PIC100的顶部，实现垂直堆叠。而PIC100紧凑的尺寸，也使其更易于与不同封装尺寸的GPU进行集成，这既通过OIO chiplet方式来实现GPU互连的关键。ST也表示将在 PIC100 设计平台内提供构建这些光学 IO 所需的所有工具套件，帮助客户高效应对未来GPU光互连的技术发展趋势。

结语

Vincent强调，作为一家独立的IDM，ST可以掌控供应链的整个价值环节。 ST的硅光技术和BiCMOS技术结合，是一个非常独特的光解决方案，能够为客户带来强大竞争优势和供应链韧性。

在物联网和端侧AI的时代，凭借着强大的MCU和MPU产品家族，ST无疑成为了市场受益者和技术推动关键力量。而随着AI的爆发，ST也将目光投向了云光互连的新蓝海，构筑起了AI服务器中数据流转的关键技术支柱。

ST SiPho PIC100与BiCMOS B55(X) 的结合，凭借其高性能、低功耗和生态协同的优势，正成为下一代 1.6 Tbps光收发器和 AI 集群互联的核心驱动力。其深远意义不仅体现在技术突破上，还在于通过广泛的行业合作推动了光通信市场的标准化与规模化发展。面对 AI 时代的算力洪流，ST 的战略布局不仅为数据中心和 AI 基础设施提供了高效、经济的互联解决方案，更为光电融合技术的未来打开了无限可能。