（问题）算力需求不断上升的背景下，芯片内部及芯片之间的数据交换，正成为限制计算系统能效的关键环节；长期以来，计算机和移动终端主要依靠电信号在金属互连中传递信息。随着晶体管密度提高、互连距离变长、工作频率提升，电互连的电阻损耗与电容充放电损耗同步增加，热量累积导致散热压力加大，进而制约主频提升、封装密度和整体可靠性。对数据中心而言，能耗与散热成本更直接影响运营效率，也关系到绿色转型目标的实现。 （原因）业内普遍认为，“互连瓶颈”是后摩尔时代的重要挑战之一。电信号在导线中传播不可避免产生焦耳热，在高带宽场景下还需要更复杂的驱动与均衡电路，更抬高功耗。相比之下，光信号具备高带宽、低串扰、长距离低损耗等优势。如果能在芯片尺度实现稳定、低能耗的光源与调制器件，将为光互连补上关键一环。但在微纳尺度下产生并有效约束光场，同时保证室温稳定工作，一直是工程化落地的难点。 （影响）据科技媒体近日报道，丹麦理工大学团队研发出一种可嵌入微芯片的新型纳米激光器，为“以光代电”的芯片内通信提供了新的技术路径。该器件的核心是“纳米谐振腔”结构，可将光限制在极小空间内，形成类似“光回音壁”的强共振效应，从而在较低能量条件下产生激光。研究人员介绍，外部光束触发后，光与电子被共同束缚在微小区域，实现室温条件下的低损耗运行。团队负责人之一Jesper Mørk教授预计，这个方向有望将有关能耗降低约50%，对缓解芯片发热、提升能效具有积极作用。 从应用端看，若此类微型光源未来实现规模化集成，可能引发多领域连锁变化：在消费电子领域，光互连有望支持更高数据吞吐并降低电池消耗，为智能手机、可穿戴设备的轻薄化与性能提升提供空间；在数据中心与高性能计算领域，互连能效提升将有助于降低制冷与供电压力，提升集群扩展能力；在医疗与生命科学领域，纳米尺度的强光场集中可用于更灵敏的生物传感器，也可能为高分辨率成像与检测设备带来新的光学组件选择。 （对策）不过，从实验室走向产业仍需跨过几道关键门槛。团队指出，当前最迫切的问题之一是实现纳米激光器的“电驱动”，即让器件直接由电能激发并稳定输出激光，以满足芯片系统集成的工程要求。同时，还需要在材料兼容性、器件一致性、封装工艺、热管理与可靠性测试各上形成系统方案，才能与现有半导体制造流程顺利衔接。业内人士认为，推进光电协同设计、加强跨学科联合攻关，并在标准、测试与应用场景验证上提前布局，将是加速技术转化的重要路径。 （前景）研究人员预计，剩余技术壁垒有望在5至10年内逐步突破。面向未来，随着先进制程逼近物理与成本边界，围绕“算力—互连—存储”全链条的能效优化将更受关注。若纳米激光器能与硅光子等技术路线协同成熟，或将推动互连从“电互连主导”走向“光电融合互连”，为下一代高能效计算系统带来新的增长点。此外，相关进展也有望带动纳米光学、精密制造与生物光子学等领域的交叉创新。
这项来自北欧实验室的成果，为在后摩尔时代继续提升系统性能提供了新的技术选项，也预示着电子信息产业可能从“电子主导”迈向“光电融合”甚至更高比例“光子化”的演进方向。在全球碳中和目标与算力需求同步增长的背景下，低能耗光子芯片技术一旦走向成熟，或将重塑未来十年的技术竞争格局，其影响不亚于晶体管替代电子管所带来的产业变革。