未来两年，光子科技实验室计划攻克超30项“卡脖子”技术

文丨苏扬

编辑丨郑可君

光在传输、计算等领域的价值越来越大，一个围绕光的中国实验室也应运而生。

11月4日，2025硬科技创新大会光子产业高峰会议上，中国科学院西安光机所副所长付玉喜详细介绍了“光子科技实验室”建设进展。

付玉喜在演讲中介绍光子科技实验室的建设规划和目标

据了解，光子科技实验室于今年8月顺利通过现场评估及专家论证，进入培育建设期，培育期1-2年，经费投入超10亿元。

付玉喜透露，光子科技实验室成立建立在产业规模不断扩张的背景之上。

Photonics21等机构提供的数据显示，2023年全球光子市场规模已达9200亿美元，预计2027年将突破1.2万亿美元，AI技术的爆发更将持续拉动产业增长。

付玉喜强调，美国、欧盟、日本、韩国均开始推动相关项目落地。“光子产业是21世纪最具革命性、先导性及基础性的战略高技术产业，已成为全球各国布局的核心赛道。”

据了解，光子科技实验室的核心OKR（目标及关键结果）覆盖三大块：聚集人才、突破技术、壮大产业。

在集聚人才方面，实验室未来将引进国际顶尖科学家，目标吸引高端人才30人，集聚科研人员超过100名。

技术突破上，光子科技实验室计划攻克超30项光子领域“卡脖子”关键核心技术，建成3条中试生产线、2个专业孵化载体。

壮大产业上，实验室也同样提出了量化目标——助推陕西全省光子产业产值在2027年突破500亿元。

据介绍，光子科技实验室将建设当前最先进的、应用终端覆盖全面的、以阿秒（10⁻¹⁸秒）时间分辨能力和高度时空相干性为主要特点的综合性超快电子动力学研究设施。

付玉喜透露，目前实验室已具备一定现有基础，比如在重大技术突破方面，中国科学院西安光机所自主研制的阿秒条纹相机在2019年、2021年先后创下159阿秒、75阿秒的当时国内最短纪录。未来将进一步突破60阿秒脉冲宽度、550 eV光子能量的指标，搭建国际领先的阿秒束线。

用更通俗的话解释，阿秒条纹相机相当于给微观世界装了“超高速镜头”，可以精准拍摄电子运动、化学键断裂，可用于超导材料、半导体材料的研发、新药物研发以及原子、电子层面的基础科研。

光子科技实验室研究领域

现场演讲的内容显示，光子科技实验室的研究领域聚焦“一核心”、“五大支撑”。

其中，“一核心”聚焦未来信息领域，主要覆盖光计算AI算力场景，而“五大支撑”对应未来制造领域、未来材料领域、未来能量领域、未来健康领域和未来空间领域，对应光刻机、新能源、星链、智能机器人等不同场景。

光计算AI算力场景下，当前最典型的应用即智算中心的光互联。

中兴光电子规划部部长王会涛在现场演讲中透露，大模型算力时代对带宽的需求激增，间接的给光器件带来了新的挑战，基于高集成密度和高带宽的需求，未来光电协同的共封装——CPO（共封装光学）、OIO（光互联封装）将成为关键趋势。

王会涛介绍称，当前数据中心的横向扩展依赖可插拔光模块，相比之下CPO在能效、时延和成本上更有优势，而对于机架内的纵向扩展，CPO互联也比铜缆互联更有传输距离的优势。

简单来说，CPO和OIO是两种‘把光模块与芯片贴在一起’的新型封装技术，核心是解决‘传统数据中心的“电连接瓶颈”。

传统数据中心用铜线连接芯片与光模块，传输速率达到112Gbps时，每米损耗会高达40分贝（信号几乎衰减殆尽），且铜线越长、能耗越高。

可插拔光模块到OIO光引擎对比

而CPO/OIO直接把光引擎（处理光信号的核心部件）与芯片封装在同一个基板上，用光连接代替电连接，每米损耗仅0.0002分贝，能耗降低30%以上，还能把信号传输距离从厘米级压缩到毫米级，避免数据‘跑不动’的问题。

目前英伟达、博通已推出相关产品，光子科技实验室的光计算研究也会围绕这一技术尝试突破。

为了加速光电、硅光器件的产业化应用，光子科技实验室组建单位——陕西光电子先导院也于今日宣布“8英寸先进硅光集成技术创新平台”正式通线，并发布了一款无源SOI（绝缘衬底上的硅）集成超低损耗氮化硅产品的PDK。

所谓PDK，即工艺设计套件，它提供了标准化的设计规则、器件模型，帮助企业掌握如何在硅片上刻蚀电路、如何集成光器件，帮助企业跳过工艺摸索阶段。

“这是光电子先导院硅光平台发布的首款PDK，预计将于2026年完成有源产品通线，包含高性能调制器、探测器等核心器件，将加速可应用于人工智能、光通信、光计算、智能驾驶、低空飞行、医疗健康等领域的产品迭代进程，将大幅缩短光电、硅光客户的流片周期和研发成本。”陕西光电子先导院总经理杨军红表示。

光电子先导院8英寸硅光平台黄光区，技术人员正在操作光刻机

据介绍，8英寸硅光平台总投资7.5亿元，于2023年底启动建设。截至2025年9月末，已完成全部场地及硬件设施建设。该平台引进了比利时IMEC“130nm硅光芯片工艺包”，并引入了光刻、刻蚀等60余台（套）关键核心设备，在130nm有源集成硅光主工艺平台基础上，开发90nm以上先进工艺。

在此之前，光电子先导院此前已建成6英寸化合物芯片中试平台（实验室技术按实际生产规模试生产），并且已经服务超过50家企业，此次8英寸硅光芯片中试平台通线，将与西安科学园的先进阿秒激光设施、光子传感园的产业化载体形成联动。

杨军红透露，硅光平台未来将提供多项目晶圆（MPW）、定制工艺开发和小批量代工等服务。