硅光取代铜缆?
半导体行业观察·2025-12-01 09:27

硅光子技术当前市场地位与铜线竞争态势 - 人工智能应用热度提升推动硅光子传输取代铜线议题升温,但目前仅数据中心等远距传输采用硅光子,中短距传输仍以铜线为主,因铜线传输速度已达每秒200 Gbit [1] - 铜线传输存在高耗能、易发热及传输速度极限等问题,催生"光进铜退"构想,但铜线技术持续精进,速度从预期每秒50 Gbit提升至当前每秒200 Gbit,与硅光子传输速度相当,延缓全面替代进程 [1] - 硅光子传输需经历电转光、光转电过程,涉及雷射调校等复杂流程,导入时程与工程投入较高,而铜线传输技术进展迅速,使光传输无法立即全面取代铜线传输 [1] 硅光子技术优势与未来发展趋势 - 硅光子传输在长距离传输中具备优势,技术精进有望大幅降低成本,当前技术将光纤直接拉至芯片旁由"光引擎"转电,未来目标是将光引擎与交换器芯片整合至同一基板,单条光纤传输速度有望达每秒400 Gbit [2] - 交换器芯片旁配置16个光引擎,每个光引擎容纳一条由16条光纤组成的光纤束,每条光纤传输速度每秒100 Gbit,每条光纤束传输速度达每秒1.6T,16个光引擎总传输速度可达每秒25.6T [2] - 光纤束放入光引擎的对位难度高导致成本偏高、量产挑战大,当前铜线传输占比最高,但硅光子传输随自动化与标准化技术精进,成本下降后有望扩大市场 [2] 硅光子技术应用扩展与产业现状 - 微型发光二极体(Micro LED)导入硅光子产业属于跨基板的图形处理器(GPU)信号传输应用,目前处于开发阶段,已有国际大厂出资委托台厂开发 [3] - 硅光子是一种硅芯片,外观矩形类似手机或电脑芯片,主要功能为光电信号转换,技术存在超二十年但因价格高、市场规模小发展缓慢 [5] - 生成式AI崛起导致算力需求爆炸式增长,辉达最新一代B300算力达三年前的47倍,传输主流需求今年达每秒800 G,铜线传输面临耗电、信号衰减、发热及材料耗费多等问题,明年传输需求倍增至每秒1.6T进一步加剧铜线压力 [5] 数据中心能耗与传输效率挑战 - 国际能源总署报告显示,一座十万瓩规模的AI数据中心年耗电相当于十万户家庭总和,大型数据中心用电量可能放大二十倍至两百万户家庭水平,电力需求巨大 [6] - 数据中心电力消耗中伺服器占六成,冷却系统占三成,数据与通讯传输过程是耗电主因之一,信号传输时有57%时间卡在网络中,导致高昂设备超一半时间闲置 [6] - 网络交换器占数据中心建置成本不足3%,但为关键优化环节,铜传输达极限后,"光进铜退"将传输工作改为光纤负责,信号由电子转为光子被视为根本解决方案 [6]