從互連到光計算，甚至量子計算機，歐洲的光子學本月出現了顯著增長。

到本世紀末，全球光子學市場預計將超過 1.5 萬億歐元，這得益于增加數據中心人工智能芯片帶寬同時降低功耗的需求不斷增加。

例如，AI芯片設計商英偉達正在與全球最大的代工廠臺積電密切合作，在數據中心中增加環形振蕩器等光學元件，以應對AI芯片和機架不斷增長的功耗問題。

“隨著 GPU 和 AI 帶寬數量的增長，規模化結構將需要從銅解決方案過渡到基于光學的解決方案，”650 Group 聯合創始人兼技術分析師 Alan Weckel 說。“人工智能數據中心將轉向共同封裝的光學器件和外部 DWDM 光源。擴大網絡對供應商來說是一個增量機會，到 2029 年市場規模將超過 250 億美元。到本世紀末，整個人工智能網絡機會將接近每年 1000 億美元。

18.8 萬歐元的歐洲星光項目也標志著數據中心硅光子學邁出了關鍵一步。

• 意法半導體重返光子學領域

這是使用意法半導體與超大規模企業亞馬遜網絡服務共同開發并于今年早些時候宣布的PIC100硅光子工藝技術。PIC100 使用法國 Crolles 的 300 毫米硅片進行光子芯片的大批量生產，并可選擇使用意大利 Agrate 的晶圓廠。對于 StarLight，有 24 個合作伙伴正在開發光引擎的端到端工藝。

意法半導體PIC100工藝中的低損耗硅波導

意法半導體光學和射頻代工部門總經理Sylvie Gellida告訴eeNews Europe：“星閃正處于意法半導體數據中心業務戰略的十字路口，即將歐洲定位為支持人工智能和數據中心革命的領導者。

“我們在硅光子學與 BiCMOS 和 StarLight 生態系統以及星光之外的生態系統相結合方面雄心勃勃，我們在歐洲和歐洲以外擁有合適的合作伙伴，以高速創新的方式成為這場革命的一部分，這對下一代技術至關重要，”

“硅光子學在未來幾年將變得至關重要，”她說。第一個目標是用于數據通信模塊的光學引擎，因為這是當今愛立信和德國柏林初創公司 Sicoya 等項目合作伙伴的最大市場份額。

愛立信將專注于提高移動網絡效率的兩個概念。第一個涉及開發集成交換機，以在無線接入網絡內實現光卸載，從而更有效地處理數據流量。第二個概念探索光纖無線電技術，將功率密集型處理 ASIC 從天線單元上移開，從而增加容量。

愛爾蘭戈爾韋的 Mbryonics 還將在自由空間光纖 （FSO） 通信接收處開發自由空間到光纖接口，這是天基光通信系統設計的關鍵要素。

但小芯片的光子學也是一個重點。

“我們將致力于不同的異構集成，我們還在包裝方面工作，需要開發凸塊和微塊，”她說

“我們正在意法半導體開發另一項具有TSV功能和緊湊型調制器的技術，這將提高光學引擎的功率效率，”Gellida說。

基線是今年年底的 PIC100。該堆棧包括帶有 Si 和 SiN 波導的光學引擎的所有元件，帶有非常高效的邊緣耦合器、高速 50GHz 調制器、具有 80Ghz 帶寬的光電二極管，這對于 Rx 的集成非常重要，而不僅僅是 Tx，這對物料清單非常有用

“從這個基線開始，我們將在一側集成 TSV 和調制器，”她說。“今天，我們每通道 25G，并研究將不同的材料評估到 400Gbit/s。”

“對于小芯片，我們有一個 2028 年年中的生產路線圖，因此原型設計將于明年開始，我們已經在參與其中

該項目目前正在對每通道帶寬為 200Gbit/s 的設備進行原型設計，明年量產，2027 年每通道 400G 原型設計，2028 年量產

“我們的工作方式是，我們有一個專有的 PDK，我們將其交付給 StarLight 合作伙伴和客戶，他們正在使用 PDK 進行定制 IP 設計，”她說。

“星光在意法半導體的創新戰略中非常重要，但這不是唯一的，我們也可以與其他各方建立聯系，”她說。“在星光之外，我們正在與幾家有前途的初創公司合作開發創新解決方案。”

但歐洲光子學的機會不僅僅涵蓋通信。“我們不會忘記包括傳感和激光雷達在內的新興市場，與 Steerlight 合作開發硅基激光雷達，”她說。

該項目還致力于新材料：將與 SOITEC、CEA-LETI、imec、巴黎薩克雷大學、III-V 實驗室和 Lumiphase 一起探索各種先進材料，探索絕緣體上硅 （SOI）、鈮酸鋰 （LNOI） 和鈦酸鋇 （BTO）。

光子學初創公司

在 Crolles 附近，一家法國光子學初創公司在 B 輪融資中籌集了 50m 歐元，其中包括 Nvidia 和 Bosch Ventures，用于世界領先的數據中心技術。

Scintil Photonics 開發的 Scintil 異構集成光子學 （SHIP） 工藝技術能夠在單個芯片上集成多個光學器件，包括激光器、光電二極管和調制器。這使得總部位于格勒諾布爾的研究實驗室 CEA-Leti 的 Scintil 能夠用單芯片替換數十個傳統上獨立的部件。Leti 也是 StarLight 項目的一部分。

SHIP技術可實現小芯片的低功耗、高密度光連接，邊緣帶寬密度為6.4 Tbps/mm，功耗約為傳統可插拔設計的六分之一。該技術專為縱向擴展 GPU 集群和新興 AI 系統而設計，并具有參考打包和集成支持以加速部署。

這筆資金使 Scintil 能夠擴大其在法國和包括美國在內的國際上的員工，并加速其單芯片 DWDM（密集波分復用）光引擎的生產，將多波長激光器與硅光子學集成在一起，用于下一代共封裝光學 （CPO）。

分析師 Omdia 光學元件和先進光纖負責人 Daryl Inniss 表示：“密集波分復用 （DWDM） 聯合封裝光學器件是一種差異化因素，它支持在下一代人工智能基礎設施的帶寬密度要求下連接數千個 GPU。“Scintil 的單芯片 DWDM 激光源基于異構集成光子學工藝，展示了如何在可制造和可擴展的平臺上實現這一點。隨著人工智能工廠向更大的集群和更高的吞吐量邁進，這種能力非常重要。

“這標志著我們進入全面部署的關鍵時刻，”Scintil 首席執行官 Matt Crowley 說。我們的SHIP技術使集成光子學具有為下一代計算基礎設施提供動力所需的可擴展性、能效和集成密度。這種效率不僅降低了數據中心的運營成本，還有助于降低人工智能基礎設施的碳足跡。

基石光子學

與此同時，英國正在推動光子學成為半導體行業的關鍵差異化因素，英國有 1400 多家公司致力于這項技術，180 億英鎊的市場以每年 20% 至 25% 的速度增長。

自 2014 年以來，南安普頓大學的 Cornerstone 項目一直在利用這一增長，與大學和 100 多個行業合作伙伴合作開發多項目晶圓，向 24 個國家運送了 800 批光子芯片。該項目本周推出了一個開源工藝開發工具包 （PDK），為研究人員和公司提供更多對該技術的訪問。

• Cornerstone 的目標是光子學的 Github

新成立的基石光子學創新中心 （C-PIC） 作為英國的硅光子學技術中心獲得資助，旨在到 2030 年建立一系列硅光子學支持的公司，服務于多個行業領域。它為電信、傳感、激光雷達和量子等應用提供七種光子技術平臺。每個平臺都有一個標準的組件庫和開源的 PDK，有助于降低進入門檻，并幫助開發早期研發項目和構建概念驗證原型。

南安普頓大學也是今年 6 月啟動的 380 億歐元 PIXEurope 光子學試點線的兩所英國大學之一。該組織由西班牙ICFO牽頭，匯集了來自11個國家的18個合作伙伴，為集成光子學構建了一個集設計、制造、封裝和測試于一體的生態系統。這包括絕緣體上的硅、氮化硅 （SiN） 和硅上的鍺，以及磷化銦 （InP） 甚至石墨烯。

ICREA教授、ICFO組長兼試點線主任Valerio Pruneri表示：“PIXEurope是歐洲第一條光子芯片中試線，它統一了不同的材料、工藝和集成技術，將允許為光子學是關鍵技術的所有應用開發和演示設備和系統。

歐洲需要擴大其集成光子能力，而 PIXEurope 聯盟將應對這一重大挑戰，“愛爾蘭廷德爾研究所封裝主管 Peter O'Brien 說。

“PIXEurope 將促進使用歐洲首創的標準化設計套件和代工工藝生產的先進光子集成電路的廣泛采用。先進的光子芯片將在速度、能效和精度方面提供改變游戲規則的進步，“荷蘭埃因霍溫工業大學光子集成小組主席凱文·威廉姆斯說。

量子計算

光子學也是 PsiQuantum 構建具有數百萬量子比特的量子計算機的關鍵。該公司已將鈦酸鋇 （BTO） 集成到其 300 毫米晶圓的制造流程中。BTO是世界上性能最高的電光材料之一，可用于超高性能光交換機，以擴展光網絡。BTO晶圓在加利福尼亞的PsiQuantum晶圓廠加工，然后與GlobalFoundries制造的晶圓集成。

• 量子計算方法的最終游戲

支持 BTO 的光交換機在下一代 AI 超級計算機中也具有潛力，鑒于快速增長的 AI 工作負載，這一領域越來越受到關注——其中低功耗、高速光網絡變得越來越重要。

PsiQuantum Omega芯片組包括損耗低至0.5±0.3 dB m?1的SiN波導，分別為0.5±0.2 mdB和1.2 ± 0.4 mdB損耗的分路器和交叉點，光纖到芯片耦合損耗低至52±12 mdB。

GF的制造流程包括20多個光刻水平儀和數百個加工和在線測量步驟。開發的關鍵工藝模塊包括無源絕緣體上硅光子波導、用于單光子檢測的氮化鈮（NbN）超導層、用于光學降噪的深金屬填充溝槽、用于相位控制和光電路可重構性的電阻加熱器、用于光輸入/輸出的光柵耦合器、線后端銅電互連和鋁再分配層。

光子學教育

確保歐洲擁有利用光子學增長的技能也是關鍵。

9 月啟動的 5m 歐元 Phortify 項目旨在涵蓋整個光子學價值鏈——從基礎知識到設計、制造、封裝、測試和部署。該計劃在當地碩士課程中提供共享光子學課程作為選修課，并向完成 30 ECTS 的學生頒發證書。該計劃與歐盟建立戰略數字能力的數字歐洲使命直接一致。

“歐洲需要光子學人才，例如了解從設計到部署的整個鏈條的工程師，”德國 Active Fiber Systems 的首席技術官 Tino Eidam 說，該公司生產飛秒激光系統。

“Phortify 的課程、可堆疊模塊和實踐項目有助于培養這些技能。對于公司來說，這意味著可以接觸到準備充分的專業人員，他們可以更有針對性、更有效率地為創新做出貢獻并支持先進光子學解決方案的開發。

在布魯塞爾自由大學 （VUB） 與歐洲十幾個合作伙伴的協調下，Phortify 還希望通過經濟援助、指導和有針對性的外展活動來促進多樣性和包容性，以幫助來自代表性不足群體的優秀學生。這將包括一個全面的支持框架，包括獎學金、費用減免、生活費用支持和流動/旅行補助金。

“Phortify 不僅僅是一個項目，它是對歐洲數字未來的戰略投資。通過建立協調的光子學教育網絡，我們正在為下一代提供行業和社會迫切需要的創新思維和卓越的數字技能。此次發布標志著跨國界、跨學科和跨部門的強大合作的開始，“比利時 VUB 的 Heidi Ottevaere 教授說。

微控制器總裁 Remi El-Ouazzane 表示：“硅光子技術對于將歐洲置于通往未來人工智能工廠的十字路口至關重要，STARLight 項目代表了歐洲整個價值鏈的重要一步，推動了領先科技公司之間的創新和合作， 意法半導體數字IC和射頻產品事業部。

“通過專注于基于應用程序的結果，該項目旨在為數據中心、人工智能集群、電信和汽車市場提供尖端解決方案。憑借公認的泛歐合作伙伴，該聯盟將引領下一代硅光子學技術和應用。

憑借 PIXEurope 開放式代工廠和英國的 Cornerstone 光子學代工廠，再加上 Phortify 教育計劃，光子學技術和組件的開發渠道很強大，為大型國家冠軍和初創公司提供支持，這些企業可以成為該技術的下一個領導者。