9月25日，在2024集成电路（无锡）创新发展大会上，由上海交通大学无锡光子芯片研究院建设的国内首条光子芯片中试线在无锡市滨湖区正式启用，这标志着光子芯片正式步入产业化快车道，一个属于光子的辉煌时代即将开启。

据悉，该中试线位于无锡市滨湖区，总面积17000平方米，集科研、生产、服务于一体。平台配备了超过100台国际顶级CMOS工艺设备，能够覆盖薄膜铌酸锂光子芯片从光刻、薄膜沉积、刻蚀、湿法、切割、量测到封装的全闭环工艺。此外，该平台还将提供全流程技术服务，支持高校、科研院所和创新企业的技术研发，打通从产品研发到市场化的完整链条，推动科技成果的商业化转化。

据介绍，该中试线正式启用后，预计年产能达10000片晶圆，2025年第一季度将正式发布PDK，提供对外流片服务。下阶段，上海交通大学无锡光子芯片研究院将基于6/8寸薄膜铌酸锂晶圆，以薄膜铌酸锂调制器为核心，攻克薄膜铌酸锂光子芯片产业化面临的工程技术难题，开发晶圆级芯片量产工艺，实现薄膜铌酸锂光子芯片规模量产，满足人工智能发展等大算力需求。

1971年，美国英特尔公司推出了第一枚应用于电子计算机的微处理器4004芯片，这一举措对整个电子工业界产生了深远的影响，微处理器芯片所带来的计算机和互联网革命改变了整个世界。小到手机、电脑、数码相机，大到5G、物联网、云计算，全部都是基于芯片技术的不断突破。

然而，随着制造工艺的越来越小，芯片内晶体管单元已经接近分子尺度，目前半导体光刻的制造工艺几乎来到了摩尔定律的物理极限，芯片性能提升的难度和成本越来越高，人们迫切需要寻找新的技术方案。光子芯片是一种利用光子作为信息载体的新型集成芯片，它具有高速并行处理、低功耗和高带宽的优势，因此被认为是未来信息产业的重要基础。

光子芯片的应用前景非常广阔，它们可以广泛应用于人工智能、物联网、云计算、生物医药等领域。例如，在自动驾驶、安防监控、语音识别、图像识别、医疗诊断、游戏、虚拟现实、工业物联网、企业级服务器和数据中心等关键人工智能领域都有潜在的应用。此外，光子芯片在国家战略安全和战略需求领域，如水下通信、星间互联网、6G通信、智能遥感测绘等方面也将起到重要作用。

目前来看，光子芯片的应用主要集中在光通信领域。在中国的高速通信网络建设中，光子芯片已被广泛应用于光纤传输系统、光子交换机、光放大器等关键设备中，使得通信网络的传输速度和带宽得到了显著提升。

在智能手机中，光子芯片可以用于面部识别和3D传感技术。在自动驾驶和智能交通系统中，光子芯片用于激光雷达技术，可实现高精度的测距和测速。在医疗领域，光子芯片可以用于高分辨率成像技术，如光学相干层析成像（OCT）。在工业领域，光子芯片可以用于精密测量和自动化控制系统等。

相较于美日欧等发达国家，我国布局光子芯片其实相对较晚。美国是最早开始发展光子芯片的国家之一，1991年美国便成立了“美国光电子产业振兴会”，以引导资本和各方力量进入光电子领域。2014年，美国又建立了“国家光子计划”产业联盟，明确将支持发展光学与光子基础研究与早期应用研究计划开发。欧洲和日本也在跟进，欧盟将光子技术纳入“地平线2020”、“（ECSEL JU）年度战略计划”等国家战略；日韩则加大对光子技术的研发和支持，以保持其行业领先的地位。

中国大概在2010年以后才开始入局光芯片赛道的。虽然起步晚，但近年来中国在光子芯片技术方面也取得了显著进展。

在技术研究方面，例如，2022年5月，北京大学的研究团队开发出了一种新型的硅基光电子片上集成系统，这种系统可以为下一代数据中心、通信系统、高性能计算、自动驾驶等领域带来变革性突破。

2024年4月，清华大学的研究团队也开发出了全球首款大规模干涉衍射异构集成芯片“太极”，实现了160 TOPS/W的通用智能计算。今年8月，清华大学电子工程系团队又首创了全前向智能光计算训练架构，研制了“太极-II”光训练芯片，实现了光计算系统大规模神经网络的高效精准训练。

2024年5月，中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员欧欣领衔的团队联手瑞士洛桑联邦理工学院Tobias Kippenberg团队合作，在光子芯片领域也取得了重大突破，他们开发出钽酸锂异质集成晶圆，并成功用其制作高性能光子芯片，且可以批量制造，对未来我们光子芯片产业的发展是一个新的材料平台。

同月，2024年5月末，北京大学物理学院现代光学研究所团队，提出并实现了一种基于大规模集成光学的完全可编程拓扑光子芯片。该芯片首次成功实现了完全可编程的光学人造原子晶格。该芯片为模拟拓扑材料并预测其物理性质，提供了全新硬件平台，可动态模拟包含无序、缺陷和非均匀介质的真实材料体系，为拓扑材料科学研究和拓扑光子技术发展提供了新途径。

光芯片按照材料分类可分为硅（Si）系列、磷化铟（InP）系列、砷化镓（GaAs）系列、铌酸锂（LiNbO3）系列等。光芯片产业链上游包括原材料及设备，原材料包括磷化铟衬底材料、砷化镓衬底材料、工业气体、封装材料、金属靶材等，设备包括光刻机、刻蚀机、外延设备等；中游为光芯片，可分为激光器芯片及探测器芯片；下游应用于光通信、消费电子、汽车电子、工业制造、医疗等领域。

光芯片产业链上游：

磷化铟衬底材料主要生产商包括，日本住友Sumitomo、北京通美、日本JX等。从市场格局来看，磷化铟衬底材料市场头部企业集中度很高。据 Yole 数据显示，2020 年全球前三大厂商占据磷化铟衬底市场 90%以上市场份额，其中日本住友为全球第一大厂商，占比为 42%；北京通美位居第二，占比 36%。

砷化镓衬底材料主要生产商包括，德国Freiberger、日本住友Sumitomo和北京通美。根据中金企信统计数据，在2019年的市场份额中，Freiberger占比28%、Sumitomo占比21%、北京通美占比13%。

工业气体主要生产商包括，德国林德集团、法国液化空气集团、美国空气化学产品公司。其中，林德集团全球领先的工业气体和工程公司之一，提供包括氧气、氮气、氩气等工业气体和相关服务。液化空气是世界上最大的工业气体供应商之一，提供氧气、氮气、氢气和其他气体及相关服务。工业气体在光子芯片领域的应用主要包括作为生产过程中的辅助材料，用于不同的制造环节，如刻蚀、清洗、沉积等。中国本土的工业气体供应商包括金宏气体、凯美特气、华特气体、和远气体等，不过与国际大厂相比还有一定差距。

封装材料主要生产商包括，长电科技、通富微电、华天科技。2023年，按封装业务收入看，长电科技的市场份额达36.94%，通富微电的市场份额达26.42%，华天科技的市场份额为14.12%。按先进封装产量看，通富微电产量占中国先进封装产量的22.25%，长电科技产量占18.24%，华天科技占13.33%。

住友电工（Sumitomo Electric Industries），在光芯片封装材料领域具有重要地位，提供多种封装材料和解决方案。美国高意（II-VI Incorporated），是一家全球领先的高性能材料供应商，为光电子市场提供封装材料。美国Lumentum Holdings Inc，提供光通信和消费类市场中的封装材料，包括用于高速光模块的高性能产品。

光刻机市场呈现寡头垄断格局，前三供应商（荷兰阿斯麦、日本佳能、日本尼康）占据绝大多数市场份额，其中，ASML市场份额占比82.1%，Canon市场份额占比10.2%，Nikon市场份额占比7.7%。国内企业中，上海微电子是目前中国第一家也是唯一一家光刻机巨头，具备90nm及以下的芯片制造能力。

近日，工信部发布了《首台（套）重大技术装备推广应用指导目录（2024年版）》。波长为193nm（纳米）、分辨率≤65nm、套刻≤8nm。这个光刻机理论上可量产28nm工艺的芯片。不过，考虑到套刻精度误差更大等原因，或能用于55-65nm的成熟制程芯片制造需求。相比之前90nm国产光刻机，此次新的65nm已经有了一定的进步。

刻蚀机国外主要有，泛林集团Lam Research、东京电子Tokyo Electron、应用材料AMAT等。中国刻蚀机主要生产企业有北方华创、中微公司等。

目前中微的刻蚀机，已经实现了3nm工艺。近期，中微公司创始人“中国刻蚀机第一人”尹志尧博士称，中微公司的主要零部件的自主可控率已达到90%以上，预计到三季度末，可以实现100%自主可控，5-10年行业可达国际最先进水平。

国内光芯片代表厂商：

光芯片目前正处于一个快速发展的阶段，得益于光芯片国产化进度的持续推进，大量数据中心设备更新和新数据中心也会持续助力光芯片市场规模的增长，中国将成为全球增速最快的地区之一。中商产业研究院研报显示，2022年中国光芯片市场规模约为124.84亿元，同比增长14.83%，2023年市场规模约为137.62亿元。分析师预测，2024年中国光芯片市场规模将增长至151.56亿元。

国内专业光芯片厂商包括源杰科技、武汉敏芯、中科光芯、雷光科技、光安伦、云岭光电等。国内综合光芯片模块厂商或拥有独立光芯片业务板块厂商包括光迅科技、海信宽带、索尔思、三安光电、仕佳光子等。

不过，国内相关企业仅在2.5G和10G光芯片领域实现核心技术的掌握，2.5G及以下速率光芯片国产化率超过90%；10G光芯片国产化率约60%；25Gbs及以上的光芯片国产化率低，仅有4%。目前国内光芯片企业正在积极开发25G光芯片产品，源杰科技、光迅科技、仕佳光子、海信宽带等企业都有相关业务布局，但尚处于刚刚起步阶段，本土化还有较长的路要走。

总的来说，目前光子芯片技术的发展正在加速进行中，国内在部分细分领域布局还是较为成功的，但仍存在技术壁垒。如今，随着国内首条光子芯片中试线已经在无锡启用，中国在光子芯片的领域又迈出了重要的一步。

不过，也要知道目前光子芯片技术还处于发展前期，成熟度相比传统的电子芯片还有一定差距，仍面临一些挑战，包括材料选择、制造工艺、良品率验证等问题。随着技术的不断进步和产业链的逐步成熟，预计光子芯片将迎来一个关键的产业爆发期。