如果说硅是半导体产业的“地基”，那么锗硅（SiGe）就是在这块地基上盖起的“摩天大楼”——它让普通硅材料突破物理极限，实现高速、低功耗、高集成的性能跃升。

锗硅，简单说就是在传统硅材料中通过外延工艺掺入一定比例的锗元素，形成的异质结构半导体材料体系。锗的载流子迁移率比硅高得多，掺入后能显著提升电子的运行速度；同时锗的带隙更窄，能够探测到硅“看不见”的红外光。正是这种“取硅之长、补硅之短”的特性，让SiGe在多个前沿领域同时开花。

在刚刚过去的GTC与OFC两大展会上，一个信号非常明确：铜缆技术正逼近物理极限，光互连成为必然方向。当数据传输速率迈向1.6T乃至3.2T时，SiGe成了一道必须跨过的门槛。

SiGe的核心价值体现在三个层面：一是异质集成——它能与硅光子技术在同一片晶圆上协同集成，成为CPO（共封装光学）技术的关键“粘合剂”；二是能效比高——在提供高速响应的同时以低电压工作，对追求每瓦性能的AI数据中心至关重要；三是光电探测核心——硅光芯片的光电探测器核心光敏层正是由SiGe外延工艺生长的锗层构成，决定了探测器的响应速度、灵敏度和带宽。SiGe曾隐于硅的光芒下，如今已成为AI算力不可或缺的支柱。

2026年3月30日，西安电子科技大学胡辉勇教授团队成功研制出基于硅锗工艺的单光子雪崩二极管（SPAD）芯片。短波红外技术具备穿透雾霾、黑夜清晰成像、识别不同物质材质特征的能力，在智能手机暗光拍照、车载激光雷达、工业无损检测等领域前景广阔。但长期以来，主流方案采用铟镓砷材料，受限于昂贵的磷化铟衬底，单颗芯片成本动辄数千美元。

团队选择的技术路线是硅锗——利用硅锗外延工艺完成材料生长，再借助标准硅基CMOS工艺制备器件。“我们是在用造手机芯片的成本，去做过去只有'天价'才能实现的短波红外探测器。”团队核心成员王利明说。

不过，硅与锗的原子排列周期之间存在4.2%的晶格失配，这个问题让该技术在20多年里难以走出实验室。团队通过多层渐变缓冲层配合低温生长技术、原位退火和钝化技术、创新的SPAD结构设计等多环节攻关，最终攻克了这一难题。目前，团队已构建起覆盖全链条的自主研发能力，正在推进的硅锗专用流片线预计2026年底建成。

在存储领域，imec与根特大学成功在300mm晶圆上构建出120层交替的Si/SiGe结构——每层由65nm硅与10nm硅锗组成，重复120次，为高密度三维DRAM的开发奠定了基础。在柔性电子领域，南京大学团队首次实现了250°C低温下硅锗纳米线阵列的可控生长，完全兼容玻璃、塑料等柔性基底。

从AI算力到单光子探测，从三维存储到柔性电子——锗硅正在证明自己不只是硅的“配角”，而是下一代半导体技术不可或缺的“全能选手”。