导语:光子芯片领域近期取得了多项重大技术突破,涵盖光量子计算、光计算、光通信互联、光子集成电路等多个方向。以下是主要进展的梳理:
🔬 光量子计算芯片
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硅光芯片上实现16量子比特:2026年8月,合肥硅臻芯片联合中国科学技术大学,首次在硅光集成芯片上成功实现4光子16量子比特GHZ态和单光子4量子比特簇态的稳定生成,被认为是光量子计算从实验室走向工程化的关键跨越。
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迄今最大规模量子点混合集成光量子芯片:中科院上海微系统所团队在混合集成光量子芯片上实现了空间分离的量子点单光子源之间的片上量子干涉互联,构建了迄今最大规模的混合集成光量子芯片,支持千量级量子点光源的同时芯片集成。
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低温光量子芯片:中科院上海微系统所研制出集成泵浦滤波与单光子探测功能的纠缠接收芯片,完成了低温光量子芯片间的纠缠分发应用演示,系统探测效率达20.1%,片上泵浦滤波抑制比超56dB。
🧠 光子计算/AI芯片
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全球最大算力密度光计算芯片:2026年7月世界人工智能大会上,光本位科技首次流片256×256矩阵规模光子存内计算芯片,为目前世界算力密度和精度最大的光计算芯片。基于该芯片的第二代光电融合计算卡单卡算力可达千TOPS级,年耗电量可降至传统方案的1%。
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全球首款可编程三维光子神经网络芯片:华中科技大学联合上海交大,通过飞秒激光直写技术在玻璃内部构建三维波导互连网络,研制出首款可编程三维光子神经网络芯片(LAMP架构),理论计算吞吐量可达6554 TOPS,功耗仅为传统方案的十分之一,已在手写数字识别和图像生成任务上完成验证。
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可编程光电融合计算芯片LightIN:中国信科联合鹏城实验室研发出P-FPGA系统,集成40个可编程光子单元,计算速度超1.92TOPS,精度超6.22比特,光子核心能效达1.875pJ/MAC,可完成计算加速、信号处理、网络交换、安全加密等多功能。
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比盐还小的光纤AI芯片:上海理工大学团队将微型光学衍射神经网络集成在光纤端面,芯片尺寸仅相当于一粒盐,是现有同功能光学芯片的百万分之一,以皮秒级速度完成实时光学信息处理,能耗仅为传统AI处理技术的千分之几。
💡 光子集成电路(PIC)与光互联
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CPO/NPO加速产业化:在OFC 2026大会上,中际旭创、新易盛等厂商演示了可插拔6.4Tbps NPO光引擎。产业共识认为CPO将在AI数据中心scale up场景中明确放量,预计2027-2028年随英伟达Rubin Ultra到Feynman平台率先商用,2030年CPO市场规模有望达100-150亿美元。
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硅光量产密集落地:联电、台积电、高塔半导体、粤芯半导体等纷纷推进硅光晶圆量产。2026年基于硅光的光模块销售额首次超过整体市场的50%。国内企业已实现400G/800G/1.6T Si/SiN及TFLN/SiN芯片量产。
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薄膜铌酸锂光子芯片中试线:上海交大无锡光子芯片研究院建成国内首条光子芯片中试线,年产能1.2万片晶圆,调制带宽达110GHz,并发布了全球首个薄膜铌酸锂光子芯片PDK和光子芯片全链垂直大模型LightSeek,将研发周期从6-8个月缩短至1个月。
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飞秒激光器首次集成到光子芯片:瑞士洛桑联邦理工学院利用马梅舍夫振荡器架构,将高性能飞秒激光器集成到火柴头大小的光子芯片上,产生1.05纳焦、147飞秒的激光脉冲,性能可媲美传统台式设备。
🏭 产业化与基础设施
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北京信息光电子芯片平台通线投产(2026年7月):标志着我国在高端光芯片领域新增一条自主可控的专业量产产线,多款自研产品关键性能指标已达国际一线水平。
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VCSEL光芯片崛起:中国工程院外籍院士常瑞华指出,VCSEL凭借高速传输与大规模阵列的双重优势,有望成为AI时代光互联的核心方案。其创立的博升光电高速VCSEL出货量已突破600万颗,正向200Gbps级产品迈进。
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开放设计平台加速研发:OpenLight与Tower Semiconductor联合推出PH18DA光子工艺设计套件,支持在Cadence EDA工具中设计光子集成电路,可用于400G和1.6T光子电路开发。
📌 总结
当前光子芯片技术正处于从实验室走向产业化的关键拐点。在量子计算方向,中国团队在硅光量子比特集成上持续领跑;在AI光计算方向,三维架构和存内计算带来算力和能效的数量级提升;在光互联方向,CPO/NPO和硅光量产正加速落地以应对AI数据中心的带宽瓶颈。整体来看,光子芯片正从"单点突破"进入"系统级工程化"阶段,未来五年有望在数据中心、AI算力集群、量子通信等领域实现大规模部署。
