导语

美国威尔逊中心研究员Sunny Cheung近日撰文提出，中美芯片竞争的下一阶段将延伸到光子层。文章认为，随着AI数据中心规模扩大，处理器间数据传输的时延与能耗正取代计算能力成为主要瓶颈，光互连与光模块因此成为竞争的关键环节。中国自2015年即将光子技术列为国家优先事项，但全光互连方案目前仍以较高功耗换取算力；美国握有信号处理芯片与高速激光器的优势，却受制于磷化铟衬底等基础材料。基于这一格局，作者判断双方优势分布在产业链的不同层级，形成双向依赖，任何一方都难以单方面脱钩。

原文标题：The Next US–China Chip Contest Runs through the Light and Photon Layer

原文来源：威尔逊中心（Wilson Center）

编译解读：数字经济发展评论

过去几年，中美芯片博弈的讨论焦点长期集中在先进制程与光刻设备：谁能造出最先进的晶体管，谁就被视为掌握未来。但威尔逊中心研究员Sunny Cheung在本文中指出，竞争的重心正在发生转移。

AI数据中心的性能约束已不再局限于计算能力本身，处理器之间数据传输的时延与能耗正成为日益突出的限制，光子技术（光互连、光模块与光网络）因此在竞争中占据更为关键的位置。文章认为，光子层竞争并不天然偏向某一方，而是对中美各自的技术禀赋提出了不同要求：谁能更高效地将电域信号转换为光域信号，并将其嵌入大规模计算网络，谁就更有可能在下一阶段占据主动。

这篇文章的价值，在于把光子技术从单纯的技术议题，放进地缘技术竞争的框架里审视。既有的芯片自主叙事，讨论多集中于逻辑芯片与光刻环节，容易忽略数据中心的另一半构成：将数十万颗GPU联结为统一集群的光模块与光网络。Cheung的判断提示，算力竞争的下半场，重心可能从硅基计算转向光域互连。

一、为何AI成了“网络问题”

前沿大模型动辄需要数万颗处理器像一台计算机那样协同工作，它们经不起处理器之间网络延迟的拖累，网络每慢一拍，整个集群就得空转。

更关键的约束来自功耗。新建数据中心的硬天花板已经不是芯片，而是电力供给。以一组12.8万颗GPU的集群为例，仅将这些芯片彼此连接，就需要近50万个可插拔光模块，每个耗电9至15瓦，这意味着仅数据传输一项即消耗4.5至7.5兆瓦，而此时计算尚未开始。

于是，“共封装光学”（co-packaged optics）应运而生：把光引擎直接贴到交换芯片旁边，省掉可插拔模块。英伟达称其光交换机能效达传统网络的3.5倍，博通则称最新共封装交换机将光互连功耗较可插拔方案降低约70%。

上述数据表明，在大规模AI集群中，互连环节的能耗已成为仅次于计算本身的刚性约束：当电力供应构成新建数据中心的上限，降低数据传输的功耗便不再是性能优化的可选项，而是释放算力空间的必要路径。需要说明的是，3.5倍与约70%均出自厂商自述，尚无第三方验证，宜作量级参考而非精确结论。

二、中国押注光子的十年

自2015年起，中国便把光子技术列为国家优先事项。“十四五”规划将其定为战略技术，由科技部、国家自然科学基金委等机构向国家实验室注资，并设立专门研发计划。这让能力建设得以着眼长期，而非急于商业化。

过去十年，北京对光子的持续投入，背后是“换道超车”的战略考量。2022年美国对先进芯片制造设备实施限制之后，这一投入进一步加快：既然最先进的光刻机被卡，何不用设计与架构的效率增益，绕开那道瓶颈。

在美国以出口管制锁定逻辑芯片最尖端制程的背景下，中国转向光子与设计架构的效率增益，客观上绕开了受约束最严的环节，因为光子芯片对最尖端制程的依赖相对较弱。但需指出，光子芯片并非与先进制程无关：衬底、激光器与封装环节仍依赖制程能力，“换道”缓解的只是一部分约束，而非全部。将这一路径解读为“已经突破封锁”，则有过度乐观之嫌。

去年，华为创始人任正非接受《人民日报》采访时谈到，中国可以用“群计算”来弥补先进芯片的不足，而光网络正是群计算的底座。华为计划于2026年第四季度推出Atlas 950 SuperPoD，据称其客户将不再受制于缓慢的网络，可以把最多8192颗昇腾处理器，通过名为UnifiedBus的全光互连架构连成一体。

不过，对其前代产品CloudMatrix 384的早期行业分析发现，它是以约四倍的功耗，才追平英伟达GB200 NVL72机架的原始算力。换言之，较之逻辑芯片，中国在光学领域与世界前沿的差距可能收窄得更快。

但“差距缩小更快”不等于“已经领先”。CloudMatrix 384以约四倍功耗追平英伟达GB200 NVL72机架的原始算力，说明华为的全光架构当前更接近“补齐短板”，而非“全面领跑”。更审慎的判断是：光学为中国提供了一条不依赖最尖端光刻的替代路径，但其可行空间仍取决于功耗与良率等工程能力，而这些恰恰也是美国企业正在攻克的难题。

三、一种双向的依赖

光子技术栈的每一层都值得仔细审视。美国一侧的优势集中在器件层：博通与美满（Marvell）两家企业占据着至关重要的信号处理芯片，高速激光器主要来自美国的Lumentum、Coherent以及日本供应商，中国企业在该领域所占份额有限。然而，在产业链最底端，中国握有一项关键优势：激光器衬底材料磷化铟。

磷化铟虽不如那些更常被点名的半导体原料引人注目，却已成为一个切实的痛点。2025年2月，中国将其列入出口管制清单，出口须申领许可。此后，六英寸晶圆价格上涨约250%，而中国提炼了全球约70%的铟。

衬底本身多由AXT与住友（Sumitomo）制造，但AXT虽为美国上市公司，其磷化铟却是通过北京子公司通美（Tongmei）在中国生产的，出货因此受到中国出口许可审批的延误。也就是说，管制不仅作用于外部买家，也直接延迟了这家美国企业自身的交付。

这里的关键，在于一种相互依赖关系：中国掌握全球约70%的铟提炼能力，却并非磷化铟衬底的主要制造方，真正将铟转化为可用衬底的是AXT/通美、住友等企业。

因此，2025年的出口管制更接近于一种“相互脆弱”：中国可以借许可制度对他方施压，但其自身供应链的某一环节同样受制于外部。这一措施既是外向的杠杆，也暴露出中国在材料加工环节的结构性短板。相较于笼统的“反制”表述，这一理解更具政策含义。

四、双向承压下的竞争走向

综合前文，光子层竞争呈现出三项结构性特征，对中美双方均有约束。

第一，布局时点存在落差。中国在2015年已将光子写入五年规划，并由科技部、国家自然科学基金委等向国家实验室持续注资，能力建设得以着眼长期。

相比之下，美国直到2026年7月才出现实质性的资金安排——商务部与格罗方德（GlobalFoundries）签署一份3亿美元CHIPS奖励意向书，附带约1%政府持股，用于在纽约州与佛蒙特州建设新厂。

但这仍以单点项目推进，尚未形成连贯的光子战略，对应当掌控哪些供应链环节（晶圆制造产能、封装与激光器）缺乏统一的顶层安排。这一落差反映了两国产业禀赋的差异：美国的优势长期在逻辑芯片与EDA，光子此前多作为配套环节而非竞争主线。

第二，材料环节存在双向约束。美国在激光器采购上有支付能力，但磷化铟衬底的本土支撑不足；中国掌握铟资源，却弱于衬底制造，双方在产业链的某一节点上均受制于对方。

第三，标准与生态的协同压力。不同企业的芯片、激光器、连接器与网络设备要实现互通，依赖共享标准与独立测试。互通标准长期由西方主导，维持这一体系需要与中国台湾、日本及欧洲伙伴持续协调。对中国而言，若要推动“全光互连”方案进入国际市场，标准话语权同样是难以回避的环节。

上述特征表明，光子层的竞争并非单方面的领先或落后，而是双方在各自短板上同时承压。此前的芯片战，争夺的是“什么能够被刻蚀出来”，而下一阶段的争夺将转向“什么能够被连接起来”，以及由谁掌控连接之中的光与光子。

光子层为中国提供了一条不依赖最尖端光刻的发展路径，其价值在于直指AI数据中心的能耗约束，这是一个客观存在的机会。但与此同时，上游激光器与信号处理芯片、材料衬底、标准与产业生态，目前仍由美国及其盟友主导。

竞争的走向，不取决于某一时点的产能占比，而取决于谁能构建起“被对方依赖”的能力。对中国而言，早期系统布局提供了先发条件，但上游器件、衬底材料与国际标准话语权仍是尚未补齐的短板，其约束不会随着系统方案的推进而自动消解。

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