硅光子学与共封装光学技术如何重塑人工智能基础设施

逻辑和内存架构的进步使人工智能家喻户晓，但下一个扩展瓶颈已日益凸显：为了支持具有自主行为能力、物理应用以及高性能的人工智能应用，数据必须以更快的速度、更远的距离和更高的效率进行传输。这一瓶颈正在重塑半导体的设计、制造、封装和互连方式，给制造工艺带来了重大挑战，并对设备及其组件提出了新的要求。 

铜：请让一让。为光子让路 
采用铜材的芯片间通信电气互连技术长期以来一直是行业标准。但这种技术正日益受到带宽上限和信号完整性限制的制约，而且还是宝贵能源的主要消耗者。  

正是在这种背景下，硅光子学和共封装光学器件（CPO）应运而生。通过将数据传输从电信号转变为光信号，这些技术解决了人工智能基础设施面临的最紧迫的商业挑战之一：以更低的功耗、更低的延迟和更强的可扩展性传输更多数据。 

硅光子学和CPO如何助力
硅光子学使光引擎和光子集成电路（PIC）更接近于专用集成电路（ASIC），例如数据中心网络交换机中所使用的ASIC。

从电子到光子的转变带来了许多好处：  

• 更高的带宽：光纤链路的数据传输能力远超铜缆互连。例如，英伟达和博通等公司的CPO平台，根据具体配置的不同，其网络容量可提升近8倍（以Tbps（每秒太比特）为单位）。
• 更低的功耗：光子学可减少远距离传输中的能量损耗
• 由于延迟降低，数据传输速度更快
• 更佳的热管理

简而言之，CPO 通过将光引擎集成到芯片封装的旁边或内部，使其更接近计算单元。这减少了对铜互连的依赖，并有助于数据更快、更高效地传输。 

为何CPO如今如此重要
当前数据中心的事实上的最新技术是将可插拔光模块部署在系统边缘。如今，CPO将光模块直接置于交换机ASIC旁边，从而缩短了数据需要传输的电信号距离，并提升了AI工作负载的可扩展性。   

而这些优势对于支持人工智能以各种形式持续普及而言是必不可少的。传统架构根本无法跟上这一步伐。 

主要半导体和云计算公司正在大力投资硅光子学和CPO，从研究和利基应用阶段迈向大规模量产。这一投资覆盖范围广泛，涉及半导体晶圆厂、网络交换机制造商、云服务提供商以及半导体设备制造商。性能提升已显著到无法忽视，且市场发展势头迅猛。 事实上，根据IDTechEx最近发布的一份报告，仅CPO市场在2026年至2036年间就将以37%的复合年增长率（CAGR）增长，规模将达到200亿美元。 

支持制造
硅光子学制造涵盖前端和后端工艺，包括刻蚀、沉积、湿法加工、混合键合以及先进封装集成，而玻璃基板和面板级加工等新兴方法则进一步增加了其复杂性。 

随着这些架构的扩展，材料性能、污染控制、密封可靠性和热稳定性变得越来越重要。 

格瑞特維 登场——我们在推动这一转折点中的作用
这些要求不仅对器件架构提出了挑战，也对材料提出了挑战。用于 CPO 和硅光子学制造的组件必须支持更严格的工艺窗口，同时在苛刻的工作环境中保障光学性能。格瑞特維的高性能聚合物密封解决方案和复合材料产品组合，特别适合满足硅光子学和 CPO 制造的需求。这些材料具有以下特点： 

• 在极端工作条件下具有卓越的热稳定性
• 低脱气特性，可保护敏感的光学元件
• 耐化学性，确保长期可靠性

格瑞特維 在早期设计阶段的技术协作方面表现卓越。这一专业能力的典型例证，便是我们在电镀和电化学沉积领域针对边缘排斥密封解决方案所开展的设计与材料研发工作。 通过与主要设备供应商合作，我们运用设计和材料方面的专业知识，开发出了高度优化的密封解决方案，既能有效清洁部件，又能防止密封表面发生镀层堆积。这项工作有助于缓解在快速发展的先进封装和前端制造领域中出现的生产问题，彰显了我们在材料科学与半导体创新交叉领域解决复杂实际挑战的能力。 

对于格瑞特維 而言，这一演变既是一次技术变革，也是一个商业转折点：先进材料、精密密封和协作式工程设计对于帮助客户提升下一代半导体的性能至关重要。 

欢迎向我们提出您的挑战： 

如果您正在探索硅光子学、CPO 或下一代先进封装领域的挑战，格瑞特維 随时准备协助您解决在规模化、可靠性、可制造性以及先进封装就绪性方面的问题。 立即联系我们的团队 ，了解我们的材料和工程专业知识如何支持您的创新路线图，并帮助您的设计从概念变为现实。