我国半导体封装技术取得突破 长电科技硅光引擎实现客户交付

当前,数据中心、云计算与人工智能训练推理等应用对算力密度与网络吞吐提出更高要求,系统内部与机柜间互连正成为制约性能与能效提升的关键环节之一。

传统以电互连为主的链路在带宽提升过程中面临功耗增长、信号完整性约束加剧以及链路损耗上升等挑战,互连能力与可扩展性之间的矛盾日益突出。

在此背景下,将光器件与计算芯片更紧密地集成、缩短电连接距离并降低光电转换相关损耗的CPO路线,成为产业界重点布局方向。

从原因看,互连瓶颈的形成主要来自三个方面:一是高带宽需求推动SerDes速率持续提升,电信号在较长走线中的衰减与串扰更难控制,系统为补偿损耗付出更高功耗;二是交换芯片、加速芯片的I/O数量与带宽规模扩大,使封装与板级走线复杂度迅速上升,工程实现与可靠性难度同步增加;三是数据中心对总拥有成本敏感,能效与散热成为硬约束,任何在互连侧的效率提升都可能带来整体系统收益。

因此,推动“封装级”甚至“模块级”的光电协同设计,是产业试图突破瓶颈的重要路径。

在此语境下,长电科技披露其在CPO产品技术领域取得进展:基于XDFOI工艺的硅光引擎样品已交付客户,并在客户现场完成“点亮”与测试验证。

硅光引擎通常承担光发射与接收、耦合与调制等关键功能,是光互连链路中连接计算/交换芯片与光纤通道的重要单元。

此次样品通过客户端测试,意味着产品在可用性、基本功能与系统级对接方面实现了阶段性闭环,也为后续在更高端口密度、更高带宽、更严苛可靠性要求下的迭代提供了工程基础。

就技术路径而言,XDFOI被介绍为面向Chiplet架构的高密度多扇出型封装异构集成解决方案,覆盖2D、2.5D、3D等集成形态。

其核心价值在于把光电器件与逻辑芯片在封装体内进行高密度集成,从封装层面缩短互连距离、提升信号路径效率,并通过集成形态优化能效与带宽表现。

相较于传统“板级插拔式光模块”模式,CPO及相关硅光引擎方案更强调从系统架构源头优化互连,目标是降低系统互连损耗、提升整体可扩展性,并为更高带宽的集群互联预留空间。

从影响看,这一进展对产业链至少带来三方面意义:其一,先进封装企业在光电合封方向的工程化能力得到进一步验证,有助于丰富国内高端互连方案的供给;其二,随着Chiplet与异构集成成为提升系统性能的重要手段,封装环节的创新正在从“提升良率与尺寸”转向“参与系统性能定义”,封装与系统协同设计的重要性上升;其三,若相关方案在可靠性、热管理、耦合效率、量产一致性等方面持续成熟,将可能推动数据中心互连形态演进,为更高算力密度下的能效优化创造条件。

同时也应看到,CPO从样品验证到规模应用仍需跨越多重门槛。

行业普遍关注的难点包括:光电器件与逻辑芯片的热耦合与散热设计、封装内光路耦合与对准的制造一致性、测试与返修体系的可行性、长期可靠性与环境适应性验证,以及与上游硅光器件、材料与装备的协同配套能力。

此外,CPO的推广还涉及系统架构、网络拓扑与运维模式调整,往往需要整机厂、芯片厂、光器件厂与封装厂联合定义接口与标准,形成可复制的工程路径。

针对上述挑战,业内通常采取“以应用牵引、以平台化工艺降本、以标准化接口提效率”的思路推进。

一方面,聚焦高带宽、强需求的场景,通过与客户联合验证加快样品到小批量的转换,尽早形成可量化的能效与带宽收益;另一方面,通过工艺平台化与设计规则完善,提升封装的一致性与良率,降低制造成本;同时推进可测试性设计与生产测试方案,建立覆盖封装、模组到系统层面的质量闭环。

对于企业而言,持续投入材料、仿真、制造与检测等能力建设,并与上下游形成稳定协同,是把阶段性成果转化为市场化竞争力的关键。

展望未来,随着数据中心互连迈向更高端口密度与更低能耗指标,硅光与先进封装的结合预计将加速渗透。

短期看,样品“点亮”与通过客户端测试更像是一道“入场券”,意味着方案具备继续推进的工程基础;中长期看,能否在量产可靠性、成本结构与生态协同上形成优势,将决定CPO路线的落地节奏与覆盖范围。

可以预期,围绕高密度异构集成与光电协同的竞争将更加激烈,封装企业在系统级创新中的角色也将持续上升。

芯片技术的进步往往取决于多个维度的突破。

长电科技硅光引擎的成功,正是在芯片架构创新、材料工艺优化、集成度提升等多方面协同发力的结果。

这一成果的取得,不仅为解决当前芯片性能瓶颈提供了新的思路,也为国内芯片产业的自主创新积累了宝贵经验。

面向未来,继续深化先进封装技术研发,加快推进创新成果的产业化应用,将是提升我国芯片产业核心竞争力的重要途径。