本次采访对象是荷兰埃因霍温理工大学（TU Eindhoven）光子集成方向的 Martijn Heck 教授——一位在全球光子芯片领域拥有25年经验、横跨学术界与产业界的权威专家。Heck 教授不仅主导了欧洲光子集成平台 JePPIX 的首个成功多项目晶圆流片（MPW），还推动了混合硅光平台技术的商业化（现由英特尔和瞻博网络采用），并发明了世界纪录级超低损耗波导技术。他的研究覆盖从光学芯片设计、制造到表征的全链条，是少有的“通才+专才”型科学家。这样一场对话，注定不只是一次技术科普，而是一场关于未来十年光子革命路线图的高能碰撞。
InP 激光器的两大技术浪潮：单片集成与异质集成
在光子芯片的世界里，InP（磷化铟）不是新面孔，而是“老将新生”。它早在上世纪就成为电信波段（C 波段，1550nm）激光器的黄金材料，因其直接带隙特性可高效发光——这是硅永远做不到的事。
但如今，InP 正经历一场深刻变革，核心驱动力来自两个方向：单片集成（Monolithic Integration）与异质集成（Heterogeneous Integration）。
单片集成，简单说，就是在一块 InP 晶圆上把激光器、调制器、探测器全部做出来，实现“光子系统 on a chip”。听起来容易，实则极难——不同器件对材料结构、掺杂、工艺窗口的要求几乎互相冲突。比如，激光器要高增益，调制器要低损耗，探测器又要高响应度，把它们塞进同一个工艺流程，就像让三个性格迥异的人共用一套作息表，稍有不慎就全盘崩溃。
Heck 教授坦言，这项挑战已困扰行业25年，但现在终于初见曙光。以荷兰的 Smart Photonics 为代表的代工厂，已开始提供真正的“电路级”InP 光子集成服务，不再只是卖单个器件，而是提供可编程、可组合的光子电路平台。这标志着 InP 从“分立器件时代”迈向“系统芯片时代”，应用场景也从传统电信扩展到传感、微波光子学、量子技术和数据中心互连。
而更火热的趋势，无疑是异质集成——将 InP 芯片“贴”到硅基板上。为什么非要这么麻烦？
因为硅虽然不能发光，但它的 CMOS 工艺成熟、成本低、集成度高，全球99%的半导体产能都围绕硅构建。
异质集成的目的，就是“鱼与熊掌兼得”：用 InP 提供光源，用硅做波导、调制器甚至电子控制电路。
实现方式包括晶圆键合、芯片贴装、微转移印刷等。
Heck 教授早在加州大学圣芭芭拉分校时就启动了这项研究，如今已成为产业共识。
英特尔、OpenLight、Ayar Labs 等公司都在押注这一路径。但关键问题来了：既然 InP 这么好，为何不直接用它做整个芯片？答案是材料本身的局限性——昂贵、易碎、晶圆尺寸小。这自然引出了下一个关键话题：晶圆尺寸的升级战。
从4英寸到6英寸：InP晶圆的“成人礼”
长期以来，InP 晶圆以3英寸或4英寸为主，而硅早已普及12英寸。
为何差距如此之大？
首先，InP 材料又贵又脆——掉地上就碎，不像硅能扛摔。
其次，传统电信激光器尺寸很小（几百微米），一片4英寸晶圆就能产出上万颗芯片，看似够用。
但随着 AI 和数据中心爆发，对光模块的需求呈指数级增长，产能瓶颈凸显。于是，产业界开始推动 InP 晶圆向6英寸升级。表面看，这只是面积增加2.25倍（从4英寸到6英寸，面积比为1.5²），但深层意义远不止于此。Heck 教授指出，更大的晶圆意味着可以复用硅基半导体的成熟设备——比如 ASML 的光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备等。这些设备原本为8英寸或12英寸硅片设计，若用于4英寸 InP，效率极低，均匀性也差。
而一旦升级到6英寸，不仅能提升设备利用率，更重要的是显著改善工艺均匀性，从而提高良率。
没错——更大的 InP 晶圆反而更“稳”！
荷兰 TNO 研究所正在埃因霍温建设的6英寸 InP 产线，正是瞄准这一目标，Smart Photonics 等代工厂已明确表示兴趣。然而，这场“成人礼”代价高昂——需要全套新设备，尽管厂房可沿用，但工具链必须重建。更麻烦的是，原材料供应本身已成瓶颈。
原材料危机：中国成关键InP晶圆供应国
一个令人意外的真相是：全球 InP 原材料晶圆正面临严重短缺。
Heck 教授直言：“我们现在买不到晶圆，这很糟糕。”虽然他不愿点名具体供应商，但他确认中国是当前全球 InP 晶圆的重要来源地。（云南锗业 北京通美晶体是全球Top 3的InP衬底供应商之一）
这背后反映的是整个化合物半导体生态的脆弱性——相比硅的万亿级市场，InP 市场小得多，上游材料厂商少，产能扩张缓慢。
当 AI 浪潮带来光通信需求激增时，整个链条瞬间绷紧。
这意味着，即便技术路径再先进，若没有稳定、高质量的 InP 衬底，一切免谈。这也解释了为何像 Coherent（相干公司）等巨头急于布局6英寸产线——不仅要提升单片产出，更要构建自主可控的供应链。而对于欧洲、美国试图重建本土半导体制造能力的政策而言，InP 材料的“卡脖子”问题可能比先进逻辑芯片更隐蔽、更致命。
毕竟，没有光，再快的芯片也传不出去数据。
量子点激光器：数据中心的“耐热王”
如果说异质集成是“空间上的融合”，那么量子点（Quantum Dot, QD）激光器则是“材料上的进化”。要理解量子点，得从半导体物理说起。传统激光器多用量子阱（Quantum Well）——把有源层做成极薄的薄膜，让电子在垂直方向受限，从而调控发光波长。
而量子点更进一步，把有源区做成纳米尺度的“点”，电子在三维空间都被囚禁，理论上能实现更窄的线宽、更低的阈值电流。
但现实很骨感：量子点靠自组织生长，大小不一，导致能级分布弥散，反而失去“精准调控”的优势。
那为何它突然又火了？答案是两个被忽视的工程优势：温度稳定性和缺陷容忍度。
在传统数据中心，激光器需配备热电冷却器（TEC）维持恒温，但这在 AI 服务器集群中成了能耗黑洞。
AI 芯片（如 GPU）动辄散发数百瓦热量，环境温度轻松突破80°C。而量子点激光器因其载流子被“锁”在点内，不易受热扰动影响，在80°C下仍能稳定工作——实现“无制冷”运行，大幅降低功耗。
更妙的是，当尝试将 III-V 材料直接生长在硅上时，晶格失配会产生大量缺陷。普通量子阱激光器一旦遇到缺陷，载流子就像漏水的浴缸，瞬间失效。但量子点不同——想象成浴缸里放满塑料杯，戳破一个，其他杯子照样蓄水。这种“分布式容错”特性，让量子点激光器成为直接在硅上生长光源的可行方案。
美国初创公司 Quintesscent（源自 Heck 教授曾任职的 UCSB 实验室）正利用砷化镓（GaAs）基量子点，在硅上实现1310nm（O 波段）激光发射——这正是数据中心短距互连的黄金窗口。
共封装光互连（CPO）：雷声大雨点小？
量子点激光器的这些特性，似乎天生为共封装光互连（Co-Packaged Optics, CPO）而生。
CPO 的理念是将光学引擎与 ASIC（如 AI 加速芯片）封装在同一基板上，用光代替铜线传输数据，以解决“内存墙”和“功耗墙”问题。
传统方案中，InP DFB 激光器对温度敏感，若紧贴热源极易失效。而量子点激光器耐高温、可直接生长于硅，简直是理想选择。
但 Heck 教授却泼了一盆冷水：“目前根本没有 CPO 的量产。”他指出，业界仍在激烈争论激光器的最佳位置——是集成在芯片内部？还是放在旁边（如 Ayar Labs 的“激光引擎”）？
英特尔通过混合集成技术已能将激光器直接做在硅上；
GlobalFoundries 则在硅中介层上挖槽，让客户 flip-chip 贴装激光器；
法国公司 NCodiN 甚至主张全 InP 方案，用直调激光器省去调制器。
一切都在混沌中摸索。
更关键的是，铜互连技术仍在进步——只要铜还能“挤出”带宽，业界就不会轻易转向昂贵、复杂的光方案。NVIDIA 虽已展示 CPO 原型（收购 Mellanox 后获得光技术），但大规模部署仍需时日。
Heck 预测，CPO 的普及将是渐进式：先用于芯片间最长距离的连接，再逐步向核心渗透。乐观估计，五年内或见端倪，但绝非一蹴而就。
学术界的使命：瞄准100-1000倍改进，而非 Nature 论文
作为横跨欧美学术界的资深教授，Heck 对科研方向有深刻反思。他尖锐指出：欧洲过度追捧石墨烯等“炫酷”材料，却忽视了能真正落地的成熟技术。
在 UCSB 时，教授们清楚知道，研究必须“学术有趣+产业相关”——成果虽超前，但五年后企业能接住。而在欧洲，招聘 InP 晶体管教授三年仅获一名合格申请人，而石墨烯岗位却有二三十人排队，人人手握《Nature》论文。
问题在于，这些“突破”往往只优化单一指标（如速度），却忽略系统级约束（如功耗、集成度、成本）。
Heck 强调，学术界应瞄准10-20年后的技术，追求100至1000倍的性能提升，而非1.5倍的渐进优化。但他也警告：不能只盯着遥远未来。真正有价值的创新，是能嵌入现有技术演进路径的——比如 CPO 不会凭空出现，而是基于现有的 chiplet、2.5D/3D 封装技术，只是把硅光芯片当作另一个“芯粒”集成进去。学术的挑战，是理解产业节奏，在“太早”（技术无承接）和“太晚”（已被产业覆盖）之间找到黄金窗口。
这需要学者既懂物理极限，又懂工程现实，更要有产业视野。
光子集成的未来：稳中求进，十年磨一剑
最后，Heck 教授对光子集成的未来持“谨慎乐观”态度。
他承认，新技术的引入极其缓慢——但这是合理的。“我们讨论的是全球最先进的技术体系，摩尔定律驱动其每两年翻倍。如果你能在这条飞驰的列车上搭上一节车厢，哪怕花30年，也已是顶尖成就。”
相比之下，石墨烯获诺奖多年，却仍未在晶体管领域落地；而 III-V 族半导体虽“古老”，却是唯一经受住时间考验的非硅技术。
光子集成的突破不会是某篇《Nature》论文引爆的革命，而是无数工程师在晶圆厂、实验室、设计软件中日复一日的微小改进累积而成。
6英寸 InP 晶圆、量子点激光器、异质集成平台……这些看似分散的进展，终将在 AI 驱动的数据洪流中汇聚成河。
当铜线再也无法承载 AI 集群的通信需求时，光子芯片将从“可选项”变为“必选项”。而今天在埃因霍温、圣芭芭拉、北京、新竹的实验室里所做的每一个工艺调整、每一次良率提升，都在为那个时刻铺路。
正如 Heck 所言：“不要低估‘增量’的力量。当光纤从处理器里长出来时，世界就变了——即使技术本身看起来只是‘又一个封装方案’。”
这场对话的价值，不仅在于揭示了 InP 激光器的技术细节，更在于呈现了一种稀缺的思维：在 hype炒作遍地的时代，如何保持对工程现实的敬畏，如何在长周期中锚定创新坐标。
对于关注半导体、AI 基础设施、乃至未来计算范式的读者而言，这或许比任何“颠覆性突破”的 headlines 都更值得深思。