光速互联：集成光子学破解人工智能互连瓶颈

制约下一代人工智能发展的并非算力，而是芯片之间的互连线路。法国初创企业 Scintil Photonics 为此给出了解决方案。

数十年来，半导体行业一直秉持一个固有认知：只要芯片运算速度提升，系统其余部分便能同步跟进。如今这一认知已然被打破，AI 数据中心更是集中暴露了这一难题。

相关数据触目惊心：云网络带宽需求每两年近乎翻倍，AI 模型规模的增长速度远超摩尔定律。英伟达首席执行官黄仁勋在 2025 年台北国际电脑展上曾形容，用于连接 GPU 集群的 NVLink 高速互连架构，每秒传输的数据量甚至超过整个互联网。曾经的理论限制，如今已经演变为亟待解决的现实难题。

铜互连抵达物理极限

问题的根源在于传统铜介质。长久以来，铜基串行解串器（SerDes）互连方案支撑着行业发展，但如今它已触及物理性能天花板。面对当下 AI 业务的超高信号速率，铜缆仅能在极短距离内保证信号完整性。

随着 GPU 集群规模不断扩张，从数十颗、数百颗加速器发展到跨机柜部署的数千颗芯片，铜互连彻底无力支撑。未来面向超大规模 AI 集群的高速互连网络，需要全新的技术路线来实现数千颗 GPU 协同工作。

而答案就是光互连。长期以来，光子技术以可插拔光模块的形式应用于数据中心，这类分立器件部署在交换机、服务器端口，完成电信号与光信号的转换。可插拔光模块虽能满足基础需求，但短板十分明显：延迟可达数十至数百纳秒，单位比特功耗约 17~18 皮焦，芯片边缘单位带宽密度上限仅 1~2 Tbps/mm。

对于下一代 AI 基础设施而言，这些指标均存在数量级的差距。

GPU 集群规模持续扩大，传统铜互连逐渐难以匹配性能需求。图片来源：Adobe Stock（已授权）

共封装光学技术

共封装光学（CPO）成为行业主流解决方案：将光引擎与计算专用芯片、GPU 集成在同一基板上，省去处理器与光收发器之间冗长的电气走线。不过不同 CPO 方案性能差异显著。

目前主流方案采用粗波分复用（CWDM）技术，单根光纤集成 4 路光通道，单通道速率最高可达 200 Gbps。该方案相比传统可插拔模块有所优化，但仍属于过渡技术。

Scintil Photonics 全力押注的密集波分复用共封装光学（DWDM CPO），拥有更为亮眼的性能表现，两者差距悬殊。CWDM CPO 延迟为 50~100 纳秒，单位比特功耗约 7 皮焦；而 DWDM CPO 延迟可控制在 5 纳秒以内，单位比特功耗低于 3.5 皮焦。

Scintil 采用密集波分复用（DWDM）结合共封装集成的技术路线。

在带宽密度上，DWDM CPO 突破至 8 Tbps/mm 以上，是 CWDM CPO 的八倍，单根光纤总传输速率最高可达 1600 Gbps。对比传统可插拔光模块，其整体功耗直接降低六分之五。

但 DWDM CPO 落地存在一大难点：行业始终无法实现单芯片多波长激光源的规模化量产，这类器件需要直接集成在标准硅光子晶圆上。

硅光子技术的取舍与突破

硅光子技术理念先进，却存在天然短板：硅材料适合光路传输与信号调制，但无法高效产生激光。而激光器作为光互连的核心光源，传统工艺需采用磷化铟等III-V 族半导体材料，这类材料在理化特性上与标准硅制造工艺不兼容。

行业传统做法是单独制作激光器芯片，再通过裸片键合或外接模块的方式组装到硅光子芯片上。这种方式虽然可行，却重新引入了 CPO 想要解决的集成损耗问题：多余的接口会增加信号损耗、提升功耗、增多故障点，规模化应用后成本也会大幅上涨。

总部位于法国格勒诺布尔的 Scintil Photonics，从底层工艺入手解决这一集成难题。公司核心创新为 SHIP 异质集成光子工艺，这套晶圆级制造技术可将 III-V 族激光材料直接集成在标准硅光子平台之上。

创新的集成工艺

该工艺设计精巧：首先基于标准 CMOS 兼容流程，在硅光子晶圆上制作波导、调制器、光电探测器等无源与有源器件；随后通过衬底转接，移除原有绝缘硅基底，露出氧化层。

接下来，将未进行图形化加工的 III-V 族半导体裸片，精准键合到预设的激光器区域。关键在于，III-V 族材料会在晶圆层面通过光刻完成图形化，这一步同时定义激光波长，让波长控制精度远超分立组装方案。

最终实现激光器、波导、调制器、探测器单片集成，整套器件可在同一条产线完成制造。

明星产品：LEAF Light

LEAF Light 是 Scintil 推出的首款商用产品，也是全球首款面向大规模 AI 共封装光学应用的单芯片 DWDM 激光源。单芯片可配置 8 通道或 16 通道波长，频率间隔精度达 ±10 GHz，精度位居行业前列。单路光载波输出光功率最高 20 毫瓦，工作状态下整机电源效率约 20%。

LEAF Light 是专为 AI 级共封装光学打造的单芯片 DWDM 激光源。

对于数据中心运营商而言，LEAF Light 解决了高速激光器常见的各类故障问题。该架构无需增镀抗反射膜，同时避免电流流经光栅结构，可实现稳定无跳模工作。在大型 AI 基础设施中，单个光器件故障就可能拖累整组 GPU 集群性能，因此高可靠性尤为重要。

Scintil 预估，到 2030 年，在全球加速器芯片出货量达 3100 万颗、单芯片平均搭载 2 颗 DWDM 激光源的前提下，LEAF Light 对应的有效市场规模约 49 亿美元。

资本动向

2025 年 9 月，Scintil 完成 5800 万美元 B 轮融资，公司累计融资总额达 8500 万美元。本轮融资由 Yotta 与诺基亚成长基金联合领投，英伟达参与投资，法国公共投资银行、超新星投资、博世风投、应用材料风投、台湾工研院等原有投资方全部追加投资，本轮融资额度大幅超额认购。

Scintil B 轮融资由 Yotta 资本与 NGP 资本牵头，英伟达深度参与。

英伟达的入局不只是单纯的资本动作。作为全球头部 GPU 厂商，其高速互连架构是当下主流 AI 基础设施的核心，这也侧面印证：异构集成光子技术已被行业认定为可行的主流发展方向。

量产规划方面，LEAF Light 计划于 2026 年正式发布并开展试产，同年向早期客户交付样品，2027 年逐步进入大规模量产阶段。公司已与全球领先的硅光子代工厂高塔半导体达成量产合作，产能可支撑超 1 亿颗器件的出货需求。

转型已成必然

从物理原理来看，铜互连注定无法满足未来 AI 基础设施的超高带宽密度需求。向光互连转型不再是 “是否要做” 的选择题，而是 “采用哪种架构、成本如何、选择哪家供应商” 的落地题。Scintil 的技术路线，以单芯片、16 波长激光源搭配全新制造工艺，让光器件真正实现硅基原生集成，为行业指明了方向。