光瓴时代张杰：推动光芯片产业化，资金投入与产业链协同至关重要
发表时间：2024-11-15
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随着5G、人工智能、大数据和量子通信等前沿技术的不断发展，数据传输与处理能力的提升已经成为当下的迫切需求。光芯片作为这一领域的关键技术，其创新和产业化进程也正处于加速之中。
近日，光瓴时代（无锡）半导体有限公司总经理张杰在接受经济观察报记者采访时，分享了该公司在硅光芯片设计、光电融合技术及产业标准化方面的最新进展与思考。作为光芯片行业的从业者，张杰阐述了自身对如何在全球市场对光芯片需求激增的背景下，抓住技术创新带来的机遇，推动产业健康发展的理解。
他认为，随着人工智能和5G等技术对算力需求的快速增长，光芯片技术的发展正迎来前所未有的机遇。全球光芯片市场也在持续扩张，未来五年预计将继续保持强劲的增长势头。
在张杰看来，光芯片企业应紧抓技术创新，尤其是在硅光子、量子计算及光电集成等前沿领域。同时，推动国际合作、增强行业话语权，扩大光芯片标准的全球影响力，亦是产业发展的关键。随着市场需求的多样化，光芯片的应用场景将进一步拓展，医疗、汽车、消费电子等多个新兴领域有望成为未来增长的新动力。
张杰同时强调，光芯片产业的未来不仅仅是技术上的竞争，更是产业链各环节协同创新的较量。如何推动产业生态的健康发展，如何在全球竞争中找到优势，如何通过标准化促进技术普及，并加速技术到市场的转化，将决定中国光芯片产业能否在全球舞台上占据一席之地。
以下为对话实录：
产业链协同
经济观察报：如何看待当前全球光芯片产业的发展趋势？主要的驱动力和技术方向是什么？
张杰：当前全球光芯片产业正处于快速发展阶段，主要受到人工智能（AI）需求增长、5G和云计算技术推动，市场规模不断扩大。根据LightCounting的数据，2022年全球光芯片市场规模为27亿美元，预计到2027年，市场规模将增至56亿美元，年复合增长率（CAGR）为16%。这一增长趋势背后，既有技术升级的推动，也有需求变化的影响。
随着数据中心、电信等下游应用领域对速率要求的提升，光芯片技术不断迭代，以应对更高速度和更低功耗的挑战。光芯片技术的进步不仅体现在速率的提高，还需要解决随之而来的功耗和成本问题。相较于传统电芯片，光芯片具备更快的传输速度、更高的计算效率和更低的能量损失，能够有效降低能耗并提升计算能力。
中国是全球最大的光器件消费市场，国内企业在无源器件和低速光收发模块等中低端市场具备一定优势，但在高速率光芯片技术领域，仍主要依赖美日企业。目前，全球高端光芯片市场的50%以上由美日企业占据，其中中国在高速光芯片领域的国产化率仅为3%左右，但这一情况正在发生变化，国产替代进程正逐步加快。
产业发展的驱动力主要集中在几个方面：首先，AI技术的快速发展推动了对大算力和高速、大容量数据传输的需求；其次，5G网络的建设与云计算的普及推动了对光芯片的需求增长；最后，政府政策的支持也为产业发展提供了有力保障。
比如，相关政策文件如《电子信息制造业2023—2024年稳增长行动方案》和《新产业标准化领航工程实施方案（2023—2035年）》为光芯片产业提供了政策支持和市场激励。
未来，光芯片技术发展的核心方向包括硅光子技术和集成化、小型化技术。硅光子技术通过利用现有的CMOS工艺开发和集成光器件，具备了很大的应用潜力，而集成化与小型化技术则是未来光芯片发展的关键，它能够实现光学和电学结构的有机结合，进一步提升系统集成度和性能。
经济观察报：在当前光芯片产业的关键发展阶段，你认为企业应如何推动技术突破和产业化进程？
张杰：光瓴时代作为由无锡芯光互连技术研究院、无锡国资共同孵化投资的硅光芯片设计和CPO特种模块光电融合解决方案的公司，在无锡芯光互连技术研究院的推动下，光瓴时代团队牵头制定了中国唯一的原生CPO标准——《半导体集成电路-光互连接口技术要求》标准，已于2023年8月正式实施（T/CESA 1266-2023），参编单位包括国内相关主流头部厂商数十家。
我们认为，推动技术突破和产业化进程，首先要加大资金投入，确保有足够的资金用于研发，尤其是前沿技术和基础研究领域的投入。其次，要建立专业团队，吸引和培养高端技术人才，组建跨学科的研发团队，推动技术创新。模块化的设计方法是提升芯片可复用性和可扩展性的重要途径，我们也在这一领域做出了积极探索。
此外，企业还需要注重合作与开放创新，开展多维度的产学研结合，积极与高校和科研机构合作，共享资源和技术成果，参与国际标准的制定也是提升企业行业话语权的一个重要方面。
我一直强调，关注市场需求同样至关重要。开展深入的市场调研，了解客户需求和市场趋势，能帮助企业更好地指导技术研发方向，并通过灵活的开发流程快速响应市场变化。
产业链协同也至关重要。国产光芯片厂商应与上下游企业加强合作，形成产业链协同创新的良好生态。通过与光模块厂商、设备厂商等建立紧密合作关系，共同推动光芯片技术的研发与应用，提升国产光芯片的市场竞争力。
最后，政府应出台相关政策，提供资金、税收等支持，促进光芯片产业的发展。同时，推动产业链上下游的协同合作，形成完整的产业链条，推动光芯片的规模化生产和应用。在政策支持与产业协同的基础上，企业能够更好地应对市场挑战、把握市场需求。
经济观察报：中国光芯片产业目前面临哪些机遇和挑战？如何在全球竞争中找到自身的优势定位？
张杰：机遇方面，首先是市场需求的增长。
随着5G、大数据和AI等技术的快速发展，全球云计算和数据中心流量的飞速增长对光模块及其上游光芯片提出了更高的要求，为光芯片产业带来了巨大的市场机遇
其次，政策支持方面，中国政府在国家和地方层面出台了多项扶持政策，如《广东省加快推动光芯片产业创新发展行动方案（2024—2030年）》，这些政策的出台为光芯片产业的发展注入了新的动力。
最后，技术进步方面，中国在光芯片领域已取得一系列突破。例如，清华大学首创的全前向智能光计算训练架构“太极－Ⅱ”光芯片以及湖北九峰山实验室在硅光子集成领域的进展，这些技术进步为产业的发展提供了强有力的支撑。
挑战同样存在。首先是技术壁垒，光芯片的设计和制造涉及复杂的光学仿真和电路设计，需要精确控制光波的传播路径、耦合效率等，这些技术门槛较高，需要持续的研发投入和技术积累。
其次是全球竞争，全球光芯片市场目前由英伟达、英特尔、博通、台积电等知名企业主导，这些企业在技术、市场和产业链布局方面具有显著优势。
中国光芯片产业需要在技术创新、成本控制和市场拓展等方面加大力度，以提升其国际竞争力。
在全球竞争中，中国光芯片产业的优势定位主要体现在两个方面：一是产业链优势。中国拥有完整的半导体产业链，特别是在光通信领域，这为光芯片产业的发展提供了坚实的基础。通过整合产业链资源、加强上下游合作，中国光芯片产业能够进一步提升竞争力。
二是技术创新力。加大研发投入，鼓励企业和研究机构在光芯片领域进行技术研发与产业化，尤其是在硅光芯片、高速光通信芯片等关键技术和产品上的突破，将有助于提升中国光芯片产业的国际竞争力。
创新方向
经济观察报：光芯片技术还可能在哪些新兴领域得到应用？
张杰：未来行业的技术创新方向将主要集中在光子集成技术、基于硅光的技术和光计算技术三大领域。
光子集成技术通过实现多个光子器件的集成，减少光纤之间的连接，节约成本和能源消耗；基于硅光的技术则是在单一芯片上实现光器件与电子器件的共封装，提高了光器件的集成度和性能，并降低功耗；而光计算技术利用光在波导中传输的特性进行计算，具有超高速、低耗、低延迟等优势，未来有望在光通信、光计算、量子信息处理等领域得到广泛应用。
量子通信利用光子的量子特性进行信息传输，具有高安全性和抗干扰能力，光芯片可以用于构建量子密钥分发系统，实现安全的量子通信。
此外，光芯片在虚拟现实（VR）和增强现实（AR）领域也有广泛应用。例如，垂直腔面发射激光器（VCSEL）用于手机人脸识别和3D感应技术，可以提升虚拟现实设备的性能和用户体验。
此外，随着柔性电子技术的发展，光芯片在柔性电子和可穿戴设备中的应用前景广阔。
光芯片的小型化和集成化特性使其能够适应柔性基板，为可穿戴设备提供高效、低功耗的光电转换功能，推动可穿戴设备的进一步发展和创新。
在军事及航空航天领域，光芯片也有重要应用。在军事通信、导航和侦察系统中，光芯片提供高速、高可靠的数据传输和处理能力，同时可用于卫星通信、导航系统以及无人机等航空航天设备中，提高信息传输的效率和准确性。
经济观察报：如何看待光芯片产业在标准化方面的现状？未来应如何加强国际合作，实现标准的统一和互认？
张杰：现如今，在标准化方面，美国和欧洲在光芯片产业标准化方面较为领先。
由于光芯片产业路线多样，标准化难度较大，不同企业制造的不同或相同功能产品所采用的技术方案也存在着一定的差异，由此形成了多样的产业路线和多样的产品。
制造工艺、产品接口、封装工艺、调制速率和特殊波长、硅光技术、光通信技术等方面的国内标准化工作还有大部分的空白需要填补。
同时，中国光芯片市场规模也正在持续性扩大，国产光芯片企业逐渐在缩小与国际领先水平的差距。加强国际合作，对于实现标准统一互认、促进科技发展具有重要作用。
为此，未来应积极参与或开展国际标准化活动，在全球范围内联系或征集具有参与兴趣的技术专家，共同研究探讨光芯片产业标准化路线的可行性，并向国际标准化组织提出相应提案，通过实际行动不断扩大自身的影响力，同时也扩大标准的影响力，从而推动标准的统一和互认。
经济观察报：光电技术的融合是一个重要的创新领域，如硅光子学和光电共封装等技术的发展。你对光电技术的融合有何看法？这种融合为行业带来了哪些机会和挑战？
张杰：光电技术的融合是信息技术发展的必然趋势，它将光学和电子技术的优势结合起来，打破了传统电子技术的限制，为高性能计算、高速通信和精确传感提供了新的解决方案。
这种融合不仅提高了系统性能，还降低了功耗，为未来的信息技术创新开辟了新的道路。
光电技术融合可能带来的机会主要体现在三个方面。
首先，在高性能计算领域，光电融合技术，如硅光子学，能够提供更高的计算速度和更低的功耗，为高性能计算和人工智能应用提供新的可能性。
其次，在高速通信方面，光电共封装技术能够实现更高速的数据传输，满足5G及未来通信技术对带宽和延迟的需求。最后，在精确传感方面，光电融合技术，如光电传感器，能够提供更高灵敏度和精度的测量，推动工业自动化和医疗诊断的发展。
然而，光电技术融合也带来了一些挑战。首先是技术挑战，光电融合技术需要突破材料、器件和系统集成等方面的技术瓶颈，如提高光电转换效率、延长器件寿命和实现高密度集成等。其次是成本问题，尽管光电技术具有很多优势，但其成本相对较高，尤其是在一些高端应用领域，这限制了其大规模推广和应用。
最后是标准与兼容性问题，随着光电信息技术的快速发展，不同厂商和研究机构可能会开发出不同的技术标准和产品，这可能导致兼容性问题，影响技术的普及和应用。
近日，光瓴时代（无锡）半导体有限公司总经理张杰在接受经济观察报记者采访时，分享了该公司在硅光芯片设计、光电融合技术及产业标准化方面的最新进展与思考。作为光芯片行业的从业者，张杰阐述了自身对如何在全球市场对光芯片需求激增的背景下，抓住技术创新带来的机遇，推动产业健康发展的理解。
他认为，随着人工智能和5G等技术对算力需求的快速增长，光芯片技术的发展正迎来前所未有的机遇。全球光芯片市场也在持续扩张，未来五年预计将继续保持强劲的增长势头。
在张杰看来，光芯片企业应紧抓技术创新，尤其是在硅光子、量子计算及光电集成等前沿领域。同时，推动国际合作、增强行业话语权，扩大光芯片标准的全球影响力，亦是产业发展的关键。随着市场需求的多样化，光芯片的应用场景将进一步拓展，医疗、汽车、消费电子等多个新兴领域有望成为未来增长的新动力。
张杰同时强调，光芯片产业的未来不仅仅是技术上的竞争，更是产业链各环节协同创新的较量。如何推动产业生态的健康发展，如何在全球竞争中找到优势，如何通过标准化促进技术普及，并加速技术到市场的转化，将决定中国光芯片产业能否在全球舞台上占据一席之地。
以下为对话实录：
产业链协同
经济观察报：如何看待当前全球光芯片产业的发展趋势？主要的驱动力和技术方向是什么？
张杰：当前全球光芯片产业正处于快速发展阶段，主要受到人工智能（AI）需求增长、5G和云计算技术推动，市场规模不断扩大。根据LightCounting的数据，2022年全球光芯片市场规模为27亿美元，预计到2027年，市场规模将增至56亿美元，年复合增长率（CAGR）为16%。这一增长趋势背后，既有技术升级的推动，也有需求变化的影响。
随着数据中心、电信等下游应用领域对速率要求的提升，光芯片技术不断迭代，以应对更高速度和更低功耗的挑战。光芯片技术的进步不仅体现在速率的提高，还需要解决随之而来的功耗和成本问题。相较于传统电芯片，光芯片具备更快的传输速度、更高的计算效率和更低的能量损失，能够有效降低能耗并提升计算能力。
中国是全球最大的光器件消费市场，国内企业在无源器件和低速光收发模块等中低端市场具备一定优势，但在高速率光芯片技术领域，仍主要依赖美日企业。目前，全球高端光芯片市场的50%以上由美日企业占据，其中中国在高速光芯片领域的国产化率仅为3%左右，但这一情况正在发生变化，国产替代进程正逐步加快。
产业发展的驱动力主要集中在几个方面：首先，AI技术的快速发展推动了对大算力和高速、大容量数据传输的需求；其次，5G网络的建设与云计算的普及推动了对光芯片的需求增长；最后，政府政策的支持也为产业发展提供了有力保障。
比如，相关政策文件如《电子信息制造业2023—2024年稳增长行动方案》和《新产业标准化领航工程实施方案（2023—2035年）》为光芯片产业提供了政策支持和市场激励。
未来，光芯片技术发展的核心方向包括硅光子技术和集成化、小型化技术。硅光子技术通过利用现有的CMOS工艺开发和集成光器件，具备了很大的应用潜力，而集成化与小型化技术则是未来光芯片发展的关键，它能够实现光学和电学结构的有机结合，进一步提升系统集成度和性能。
经济观察报：在当前光芯片产业的关键发展阶段，你认为企业应如何推动技术突破和产业化进程？
张杰：光瓴时代作为由无锡芯光互连技术研究院、无锡国资共同孵化投资的硅光芯片设计和CPO特种模块光电融合解决方案的公司，在无锡芯光互连技术研究院的推动下，光瓴时代团队牵头制定了中国唯一的原生CPO标准——《半导体集成电路-光互连接口技术要求》标准，已于2023年8月正式实施（T/CESA 1266-2023），参编单位包括国内相关主流头部厂商数十家。
我们认为，推动技术突破和产业化进程，首先要加大资金投入，确保有足够的资金用于研发，尤其是前沿技术和基础研究领域的投入。其次，要建立专业团队，吸引和培养高端技术人才，组建跨学科的研发团队，推动技术创新。模块化的设计方法是提升芯片可复用性和可扩展性的重要途径，我们也在这一领域做出了积极探索。
此外，企业还需要注重合作与开放创新，开展多维度的产学研结合，积极与高校和科研机构合作，共享资源和技术成果，参与国际标准的制定也是提升企业行业话语权的一个重要方面。
我一直强调，关注市场需求同样至关重要。开展深入的市场调研，了解客户需求和市场趋势，能帮助企业更好地指导技术研发方向，并通过灵活的开发流程快速响应市场变化。
产业链协同也至关重要。国产光芯片厂商应与上下游企业加强合作，形成产业链协同创新的良好生态。通过与光模块厂商、设备厂商等建立紧密合作关系，共同推动光芯片技术的研发与应用，提升国产光芯片的市场竞争力。
最后，政府应出台相关政策，提供资金、税收等支持，促进光芯片产业的发展。同时，推动产业链上下游的协同合作，形成完整的产业链条，推动光芯片的规模化生产和应用。在政策支持与产业协同的基础上，企业能够更好地应对市场挑战、把握市场需求。
经济观察报：中国光芯片产业目前面临哪些机遇和挑战？如何在全球竞争中找到自身的优势定位？
张杰：机遇方面，首先是市场需求的增长。
随着5G、大数据和AI等技术的快速发展，全球云计算和数据中心流量的飞速增长对光模块及其上游光芯片提出了更高的要求，为光芯片产业带来了巨大的市场机遇
其次，政策支持方面，中国政府在国家和地方层面出台了多项扶持政策，如《广东省加快推动光芯片产业创新发展行动方案（2024—2030年）》，这些政策的出台为光芯片产业的发展注入了新的动力。
最后，技术进步方面，中国在光芯片领域已取得一系列突破。例如，清华大学首创的全前向智能光计算训练架构“太极－Ⅱ”光芯片以及湖北九峰山实验室在硅光子集成领域的进展，这些技术进步为产业的发展提供了强有力的支撑。
挑战同样存在。首先是技术壁垒，光芯片的设计和制造涉及复杂的光学仿真和电路设计，需要精确控制光波的传播路径、耦合效率等，这些技术门槛较高，需要持续的研发投入和技术积累。
其次是全球竞争，全球光芯片市场目前由英伟达、英特尔、博通、台积电等知名企业主导，这些企业在技术、市场和产业链布局方面具有显著优势。
中国光芯片产业需要在技术创新、成本控制和市场拓展等方面加大力度，以提升其国际竞争力。
在全球竞争中，中国光芯片产业的优势定位主要体现在两个方面：一是产业链优势。中国拥有完整的半导体产业链，特别是在光通信领域，这为光芯片产业的发展提供了坚实的基础。通过整合产业链资源、加强上下游合作，中国光芯片产业能够进一步提升竞争力。
二是技术创新力。加大研发投入，鼓励企业和研究机构在光芯片领域进行技术研发与产业化，尤其是在硅光芯片、高速光通信芯片等关键技术和产品上的突破，将有助于提升中国光芯片产业的国际竞争力。
创新方向
经济观察报：光芯片技术还可能在哪些新兴领域得到应用？
张杰：未来行业的技术创新方向将主要集中在光子集成技术、基于硅光的技术和光计算技术三大领域。
光子集成技术通过实现多个光子器件的集成，减少光纤之间的连接，节约成本和能源消耗；基于硅光的技术则是在单一芯片上实现光器件与电子器件的共封装，提高了光器件的集成度和性能，并降低功耗；而光计算技术利用光在波导中传输的特性进行计算，具有超高速、低耗、低延迟等优势，未来有望在光通信、光计算、量子信息处理等领域得到广泛应用。
量子通信利用光子的量子特性进行信息传输，具有高安全性和抗干扰能力，光芯片可以用于构建量子密钥分发系统，实现安全的量子通信。
此外，光芯片在虚拟现实（VR）和增强现实（AR）领域也有广泛应用。例如，垂直腔面发射激光器（VCSEL）用于手机人脸识别和3D感应技术，可以提升虚拟现实设备的性能和用户体验。
此外，随着柔性电子技术的发展，光芯片在柔性电子和可穿戴设备中的应用前景广阔。
光芯片的小型化和集成化特性使其能够适应柔性基板，为可穿戴设备提供高效、低功耗的光电转换功能，推动可穿戴设备的进一步发展和创新。
在军事及航空航天领域，光芯片也有重要应用。在军事通信、导航和侦察系统中，光芯片提供高速、高可靠的数据传输和处理能力，同时可用于卫星通信、导航系统以及无人机等航空航天设备中，提高信息传输的效率和准确性。
经济观察报：如何看待光芯片产业在标准化方面的现状？未来应如何加强国际合作，实现标准的统一和互认？
张杰：现如今，在标准化方面，美国和欧洲在光芯片产业标准化方面较为领先。
由于光芯片产业路线多样，标准化难度较大，不同企业制造的不同或相同功能产品所采用的技术方案也存在着一定的差异，由此形成了多样的产业路线和多样的产品。
制造工艺、产品接口、封装工艺、调制速率和特殊波长、硅光技术、光通信技术等方面的国内标准化工作还有大部分的空白需要填补。
同时，中国光芯片市场规模也正在持续性扩大，国产光芯片企业逐渐在缩小与国际领先水平的差距。加强国际合作，对于实现标准统一互认、促进科技发展具有重要作用。
为此，未来应积极参与或开展国际标准化活动，在全球范围内联系或征集具有参与兴趣的技术专家，共同研究探讨光芯片产业标准化路线的可行性，并向国际标准化组织提出相应提案，通过实际行动不断扩大自身的影响力，同时也扩大标准的影响力，从而推动标准的统一和互认。
经济观察报：光电技术的融合是一个重要的创新领域，如硅光子学和光电共封装等技术的发展。你对光电技术的融合有何看法？这种融合为行业带来了哪些机会和挑战？
张杰：光电技术的融合是信息技术发展的必然趋势，它将光学和电子技术的优势结合起来，打破了传统电子技术的限制，为高性能计算、高速通信和精确传感提供了新的解决方案。
这种融合不仅提高了系统性能，还降低了功耗，为未来的信息技术创新开辟了新的道路。
光电技术融合可能带来的机会主要体现在三个方面。
首先，在高性能计算领域，光电融合技术，如硅光子学，能够提供更高的计算速度和更低的功耗，为高性能计算和人工智能应用提供新的可能性。
其次，在高速通信方面，光电共封装技术能够实现更高速的数据传输，满足5G及未来通信技术对带宽和延迟的需求。最后，在精确传感方面，光电融合技术，如光电传感器，能够提供更高灵敏度和精度的测量，推动工业自动化和医疗诊断的发展。
然而，光电技术融合也带来了一些挑战。首先是技术挑战，光电融合技术需要突破材料、器件和系统集成等方面的技术瓶颈，如提高光电转换效率、延长器件寿命和实现高密度集成等。其次是成本问题，尽管光电技术具有很多优势，但其成本相对较高，尤其是在一些高端应用领域，这限制了其大规模推广和应用。
最后是标准与兼容性问题，随着光电信息技术的快速发展，不同厂商和研究机构可能会开发出不同的技术标准和产品，这可能导致兼容性问题，影响技术的普及和应用。
