三星大举杀入硅光赛道

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据韩媒报道，三星全力投入硅光子技术，旨在颠覆“AI芯片代工”格局，利用光来提高数据传输速度，全力投入人才和技术，挑战台积电。

报道指出，三星电子已向台湾台积电发起挑战，力图在硅光子学市场占据主导地位。硅光子学被认为是未来人工智能（AI）半导体市场的颠覆性技术。它利用光的强度和波长来传输信息，因其速度快、发热量低、能耗低等优点，被认为将改变未来的半导体市场。

据业内人士30日透露，三星电子器件解决方案（DS）事业部已将硅光子学选为未来的核心技术，并开始为其位于新加坡的专属研发中心招募经验丰富的专家。该新加坡研发中心由副总裁兼前台积电员工崔景建领导，正与总部技术开发办公室（由晶圆代工事业部总裁兼首席技术官南锡佑领导）紧密合作，共同推进这项技术的发展。

半导体公司正转向硅光子技术，以提高人工智能半导体的传输速度，同时降低发热量和功耗。与将数据信息存储在铜线上的传统半导体不同，硅光子技术将信息封装在光中，然后通过光纤（波导）传输。由于几乎没有电阻，硅光子技术不仅能够实现更快的传输速度，还能显著降低发热量和功耗。鉴于这些优势，英伟达、AMD 和英特尔等公司均已开始研发，并与台积电签署了代工协议。三星也计划迅速提升其技术实力并吸引客户。一位

业内人士表示：“2030 年后，当硅光子技术应用于人工智能服务器之后的单个芯片时，它将决定代工市场的竞争力。”市场研究公司 Modo Intelligence 预测，到 2030 年，硅光子市场规模将增长至 103 亿美元（约合 15 万亿韩元）。

十多年前，硅光子学还只是一种理论。它需要将电信号注入激光产生的光中，通过光的状态变化将电信号表示为0和1，并用硅波导而非导线传输光信号，然后在接收器处将其转换回电信号。这一切都不容易实现。

然而，随着人工智能（AI）半导体市场的兴起，对海量数据进行快速处理的需求日益增长，英伟达和AMD等全球半导体设计公司都对这项技术趋之若鹜。仅仅掌握这项技术就能同时解决铜线传输速度慢、发热大、功耗高等诸多局限。硅光子技术最早将于明年应用于AI服务器芯片。这也为代工行业开辟了新的市场，代工企业负责实现这些公司委托的设计方案。

硅光子学将半导体的主要材料硅与光子学（即光学）相结合。硅具有高折射率，这意味着它可以捕获光。通过创建超细光通道，硅光子学可以防止光逸出，从而实现精确的数据传输。与铜线不同，硅光子学利用光进行无电阻数据传输，因此速度更快、效率更高。数据传输单元的容量将从现有的千兆字节 (GB) 提升到太字节 (TB)，速度提升超过 1000 倍。

这需要大量的新技术。为了有效地将携带数据的光加载到波导上，必须在芯片和光之间的边界处放置高性能透镜。此外，还需要一种称为“谐振器”的器件，它将进入芯片的光转换为 0 或 1 的数字信号。一旦通过谐振器区分了光信号，就必须将其转换回电信号并传输到外部。这代表了利用光的“尖端微技术集合”。

英特尔是首家将硅光子技术商业化的公司。2016年，它成功地将硅光子技术应用于“收发器”中，这种设备允许远程服务器通过光进行通信。然而，由于市场需求低，这项技术并未引起太多关注。

人工智能的蓬勃发展使硅光子技术重获新生。这是因为它是唯一能够解决人工智能半导体三大难题——速度慢、发热量大和功耗高——的技术。实现最新的人工智能模型需要数千亿个数值（参数），但传统的铜线布线会造成严重的瓶颈，就像道路上的交通堵塞一样。虽然高带宽内存（HBM）显著增加了传输通道的数量以缓解这一瓶颈，但硅光子技术就像在这条路上铺设了一列高铁。

随着近年来尖端封装技术（一种允许多个芯片像单个芯片一样运行的技术）的飞速发展，硅光子器件的设计也发生了改变。收发器，这种原本安装在服务器外部的光传输处理器件，现在被放置在半导体基板上。这项技术被称为“共封装光学器件（CPO）”。CPO技术的引入，省去了连接进入服务器的光和计算芯片的铜线，并缩短了光与芯片之间的距离。台积电宣布，“这项技术明年实现商业化后，数据传输速度将比传统方法提高十倍，功耗将降低一半。”

这项技术尚未成熟。CPO比收发器更难制造。首要难题在于光对温度的敏感性。一旦出现问题，价值数千万韩元的整个AI半导体芯片就必须更换。这凸显了合理设计的重要性。

台积电是CPO市场的领导者。这得益于其最大的客户之一NVIDIA积极开发硅光子技术。在3月份的开发者大会“GTC 2025”上，NVIDIA首席执行官黄仁勋介绍了一款采用硅光子技术的交换芯片，并表示：“它将显著降低数据中心公司的成本，因为它省去了收发器的成本并降低了电力消耗。”为了进一步提升其技术实力，台积电正与硅谷的独角兽企业（估值超过10亿美元的初创公司）合作，例如Ayar Labs、Celestial AI和Lightmatter。

三星电子也在全力以赴。该公司正调动其遍布韩国、新加坡、印度、美国和日本的全球研发网络，致力于硅光子技术的研发。三星近期将负责硅光子技术研发的高级主管李康浩晋升为副总裁，并聘请了英特尔前首席产品官研究员朴贤大。

半导体行业正密切关注三星位于新加坡的研发子公司。新加坡拥有新加坡科技研究局（A*STAR）等政府资助的研究机构以及晶圆代工企业Compoundtech，被誉为硅光子技术强国。为韩国提供HBM封装设备的设备公司ASMPT的总部也设在新加坡。三星正在扩大其在新加坡的研发规模，并从台积电（TSMC）挖角工程师。与此同时，三星还与人工智能半导体设计公司博通（Broadcom）合作，共同推进硅光子技术的商业化。

三星认为，硅光子技术是赢得更多大型晶圆代工客户的关键。这是因为这可能是一张反击王牌，能够扭转三星目前在2.5D和3D等尖端封装市场落后于台积电的局面。业内人士预计，鉴于硅光子技术的市场潜力，三星已将其定位为“代工市场的HBM”。

一位半导体行业内部人士解释说：“由于三星电子宣布CPO的商业化日期为2027年，与台积电的真正竞争将从那时开始。”他还表示，“代工市场的核心战场很可能从2030年开始，届时硅光子技术将应用于单个芯片。”

（来 源 ： 编译自 hankyung ）

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