在数字经济蓬勃发展与人工智能技术迅猛迭代的双重浪潮推动下，全球数据中心对算力的需求正以前所未有的指数级速度爆发式增长，传统传输技术已逐渐难以匹配这一高效算力需求。

面对产业升级的迫切需求，启明光子（北京）科技有限公司（简称“启明光子”）在联合创始人张磊的带领下，选择了一条极具技术壁垒的破局之路——实现高性能的短距光互连，而这一目标的实现，必须同时跨越两座关键技术“大山”：一是提供并行传输通道的“多波长光源”，另一个是负责高速加载数据的“微环调制器”。这两项核心技术均为行业内的技术难点，而启明光子凭借深厚的研发积淀与持续的创新突破，正是目前行业内少有的能够同时熟练掌握并自主可控这两项核心技术能力的先锋企业。

从实验室“魔法”到产业“引擎”

虽然通过网络连接，如今数据中心已经可以构建出“万卡”甚至“十万卡”级别的庞大集群，但在核心计算单元层面，如何让更多的芯片紧密协作，实现算力的纵向扩展（Scale-up），即让集群像“一颗超级大脑”一样高效运转，却遭遇了严峻的物理挑战。即便是目前最顶尖的英伟达电互连（即“铜互连”）NVLink技术，受限于带宽、散射、延迟等瓶颈，只能在单个机柜里面将72个GPU紧密连接成一个计算节点（Scale-up高带宽域/超节点）。

突破这“72个”的物理天花板，让成百上千个GPU实现低延迟、高带宽的“紧耦合”，光互连技术成为打破僵局的关键。在国际上，以Ayar Labs、Celestial AI为代表的先行者，正率先尝试用“光”代替“电”，旨在突破传统 Scale-up 的物理边界，重构下一代算力引擎。

如今，“光进铜退”已成为突破算力瓶颈的行业共识。但在短距互连的极小空间内，如何在降低功耗的同时，实现海量数据的吞吐，是技术攻坚的核心。在解决这一难题时，目前行业内的主流方案（包括部分国际头部企业）多采用“激光器阵列”。简单来说，就是把多个激光器物理堆叠在一起。虽然能解决问题，但也带来了体积大、成本高、波长对准困难等隐患，难以满足未来AI集群Scale-up对极致密度的要求。“我们走了一条完全不同的路。”张磊介绍道。启明光子没有选择堆叠激光器，而是拿出了杀手锏——“芯片化光学频率梳”。

一个形象的对比：如果把数据传输比作修路，传统的“激光器阵列”方案就像是为了增加车流量，不得不并排修几十条公路，既占地又费钱；而启明光子的“芯片化光学频率梳”技术，则是在同一条公路上划分出数十甚至上百条精准的“车道”（波长通道）。“我们把原本只能在实验室台面上运行的精密仪器，缩小到了一枚微小的芯片上。”张磊解释道。这枚芯片能产生一系列等间距的彩色光束，配合微环调制器这一极小尺寸的“关卡”，就能在极低的功耗下实现海量数据的并行传输。

张磊表示：“凭借‘芯片化光学频率梳+微环调制器’的独特架构，我们在光I/O的集成度和能效上，具备了超越国外同类技术（如Ayar Labs基于阵列方案）的潜力，这将成为解决国产算力Scale-up‘卡脖子’问题的关键引擎。”

集成光学频率梳与微环调制器的双重破局

2005年，诺贝尔物理学奖授予了“光学频率梳”技术的奠基人。这项被称为精密“光尺”的技术，能产生一系列等间隔、极高稳定性的频率标尺，是基础科学领域的皇冠明珠。然而，长期以来，光频梳只能以庞大、昂贵的桌面级设备形态存在，像一台精密的科学仪器，虽好却难以走出实验室。

“我们做的事情，就是把这个庞然大物芯片化。”张磊介绍道。启明光子脱胎于北京大学电子学院先进集成光芯片实验室，该团队正是“芯片化光学频率梳”这一前沿领域的开创者与引领者。早在2020年，团队就在顶级期刊《自然》杂志上发表了重磅成果，成功攻克了微腔光梳“启动难、维持难”的世纪难题，研制出了全球首个“即插即用”的芯片化光频梳光源。在此基础上，启明光子解决了大量复杂的工程化难题，让芯片化光学频率梳真正具备了高稳定、低成本、规模化制造的能力。

有了这个独家的“即插即用”光源，短距光互连的另一大难题——微环调制器的波长对准也迎刃而解。利用光频梳天然的等间距特性，配合团队独创的锁定技术，芯片实现了光源与微环调制器的精准“咬合”与自动跟随。这种系统级的稳定性，让启明光子的方案在体积、功耗大幅降低的同时，带宽密度呈数量级提升，完全满足了数据中心Scale-up的严苛要求。

把实验室技术落地生根

作为启明光子的核心参与者，张磊投身创业的动力来自一个清晰的目标：“我们不能让这么好的技术只停留在论文里。我们要把‘高冷’的诺奖级光频梳，变成像微处理器一样，能够大规模制造、低成本、高可靠的标准化工业芯片。”

回顾创业历程，张磊坦言“就像摸着石头过河”。从实验室走向公司，从技术迈向产品，每一步都充满挑战。幸运的是，公司成功引入了多轮融资，并组建了专业团队，让科研出身的创始人能更专注于技术路线的深化与新领域的开拓探索。

张磊认为，面向Scale-up的短距光互连，目前仍是一个快速发展的新兴领域。启明光子凭借“芯片化光频梳+微环调制器”的独特双核架构，在这一赛道已建立起数年的技术领先优势。然而，他始终保持清醒的认知，相比于追求快速迭代的芯片设计公司，硬件创业更需要耐心和扎实的态度。硅光子芯片流片周期长达半年，加之封装测试，一次不成就需反复。启明光子拥有背靠北京大学实验室的天然优势。利用高校的顶级实验平台，团队可以进行快速的前期工艺验证和测试，大幅缩短“试错－修正”的闭环时间，再与国内成熟产业链强强联手，从而以超越行业的迭代速度推进产品产业化。他坚信，集成化是光学技术发展的必然趋势，光学频率梳将挑战并革新传统的光传输方式。

展望未来，张磊坦言，公司的短期目标是在2026年中试线投产后，实现芯片的小批量稳定量产，并在已布局的数据中心、量子信息等领域获取首批商业化订单。从中长期来看，公司计划在2027-2028年推出集成度更高的光学引擎产品，全面赋能AI智算中心的互连升级。“独行快，众行远。”张磊希望有更多团队能加入这一领域，共同做大做强集成光芯片的市场生态。他认为，唯有一个繁荣的产业生态，才能加速技术创新、降低成本、拓展应用，加速光进铜退的产业化发展进程。”

来源:《中关村U30》特刊