ICC訊  光子芯片初創企業Celestial與OpenLight將于今明兩年推出首款產品，為亞馬遜、微軟和谷歌等運營AI數據中心的超大規模企業提供速度更快、功耗更低的光子解決方案。公司高管在接受《電子工程時報》獨家專訪時透露了這一進展。

  Celestial于8月獲得臺積電關聯企業 VentureTech Alliance 和三星催化劑基金共同投資的2.55億美元，使其總融資額達到5.2億美元。同月，OpenLight也獲得瞻博網絡（現屬HPE）和Lam Research旗下風投機構Lam Capital等投資者的3400萬美元融資。

  Celestial計劃明年銷售其首款硅光產品，包括支持處理器封裝內芯片到芯片、數據中心機架間服務器到服務器光學擴展互聯的"光子織物"（Photonic Fabric）。隨著新一代AI基礎設施需求激增，該公司將利用新資金強化供應鏈并深化與臺積電等代工廠的合作。

  OpenLight則將通過新融資擴展其與代工廠Tower Semiconductor合作開發的PDK庫，該庫包含400Gbps調制器和可在芯片上異構集成激光器的磷化銦技術。

  "超大規模企業正計劃在我們明年中至下半年交貨時立即采用解決方案，"Celestial首席運營官Preet Virk表示，"這包括超大規模企業以及半導體公司，我們為其準備了創新解決方案。"

  OpenLight首席執行官Adam Carter則透露今年啟動生產，公司已獲得多家對共封裝光學（CPO）等磷化銦技術應用感興趣的"大型客戶"。他指出："單個CPO提供的總帶寬將非常龐大，遠超其他廠商宣傳的數據。"公司預計今年底為首批客戶投入生產。

  Virk強調："超大規模企業迫切期待光學解決方案。"Celestial專注于服務器內部"縱向擴展"（scale-up）網絡，該領域占據數據中心85%流量。他透露，去年縱向擴展方案銷售額已超越基于銅線的以太網橫向擴展交換機。光子芯片領域其他競爭者還包括Ayar Labs、Lightmatter和華為。

  Lightmatter于3月發布Passage M1000平臺，可提供114Tbps總光學帶寬。該多光罩主動光子中介層參考平臺采用3D封裝連接大尺寸芯片，為數千個GPU提供互聯。Lightmatter已與格芯和芯片封裝企業Amkor合作，開始基于M1000生產客戶設計。

  Ayar Labs則與Alchip Technologies于9月達成合作，結合Ayar的CPO技術、Alchip的設計專長與臺積電COUPE先進封裝技術。

  Celestial指出，隨著企業競相建設AI算力基礎設施，全球正經歷史上最大規模的基礎設施投資。IBM等企業紛紛入局，量子計算初創公司PsiQuantum已在格芯紐約馬爾塔工廠采用標準45nm氮化硅工藝制造光子芯片。

  "AI產業正面臨銅線連接AI處理器間數據傳輸的根本性瓶頸，"Celestial首席執行官David Lazovsky在聲明中表示，"當今基于銅線的互聯技術無法有效擴展至下一代AI所需的數百萬處理器規模。"

  挑戰英偉達NVLink

  Celestial宣稱其光子織物在功耗方面顯著優于英偉達NVLink技術。NVLink互聯相比傳統PCIe可實現GPU間更快速直接的通信。

  "在進行GPU間通信時，我們僅消耗NVLink交換機四分之一的功耗，"Virk表示。公司推出專利技術光學內存接口橋接（OMIB）作為NVLink的替代方案，該技術與英特爾EMIB、臺積電CoWoS和三星IQE等先進封裝技術類似，可在芯片內部及芯片間提供光子連接。Celestial采用臺積電4nm和5nm工藝制造控制電路的收發部分。

  華為也將目標指向NVLink。輪值董事長徐直軍本周宣布新款SuperPod集群可連接15,488個昇騰NPU并作為協同系統運行，相關產品將于明年應用于華為昇騰芯片。

  EMI挑戰

  "縱觀英偉達和AMD的技術路線圖，他們正在單個封裝中放置全光罩大尺寸芯片，"Virk指出，"在封裝內將這些芯片連接至高速高密度互聯正面臨EMI信號完整性挑戰。我們可以將光學IO放置在芯片任何位置，而當今全球所有芯片的光學IO都位于芯片邊緣。我們不存在這個問題，因為我們的調制器不像微環那樣對熱敏感。"

  Celestial采用電吸收調制器（EAM）通過電場調制光吸收來控制激光強度，替代了微環技術。"英偉達需要600-700納秒的操作，我們僅需100-200納秒即可完成，且功耗極低，約2.8皮焦/比特，"Virk表示。

  OpenLight的Carter則宣稱公司200Gbps調制器實現約1.5皮焦/比特能效。"通過使用相同DFB激光器并將200G調制器升級為400G調制器，皮焦/比特數值可減半，因為我們無需大幅增加電壓。這是異構集成的固有優勢。"該公司于2月發布了400G調制器。

  "我們已成功演示基于磷化銦的400G調制器，"Carter表示，"這意味著客戶能夠縱向和橫向擴展網絡，獲得更高帶寬和密度。"

  封裝定勝負

  Carter認為競爭核心在于先進封裝："這些發布CPO或調制技術方案的企業將面臨不同需求，特別是在封裝方面——封裝內容、尺寸規格和規模等級。初期不會基于標準。OpenLight處于獨特地位，因為我們不直接為客戶制造芯片，而是提供組件庫供客戶自行設計。"

  OpenLight正與芯片封裝企業ASE加州子公司ISE合作。Celestial則計劃在生產時向芯片設計商提供自研小芯片。"一種方案是我們提供可封裝的光學小芯片，"Virk表示，"該小芯片包含嵌入式中介層載體（EIC）。"EIC作為新型封裝技術，能夠以低于傳統3D IC的成本將小芯片集成至多層SOC式封裝。

  "我們提供小芯片及全套封裝和光學技術，客戶可前往任何OSAT完成封裝，"Viru補充道。除小芯片方案外，Celestial還計劃將IP集成至客戶芯片。公司正在流片的芯片被Virk視為全球首款在芯片中部集成光學IO的大型SoC。

  "我們在芯片邊緣布置內存控制器，"Celestial產品管理高級總監Ravi Mahatme介紹，"南側配置兩個HBM3e控制器，東西兩側各設四個DDR控制器以支持八個DDR DIMM。通過軟件優化，HBM可作為DDR的高速緩存，有效隱藏DRAM內存訪問延遲。"

  Mahatme稱這一突破具有顛覆性意義："它創建了統一內存空間，任何處理器均可讀寫任意內存位置。深度學習推薦模型（DLRM）規模達TB級，現今唯一存儲方式是連接多個XPU。這項技術改變游戲規則，因為模型可實現本地存儲。"

  關于作者：Alan Patterson常駐亞洲從事電子科技新聞報道超過三十年，曾任職于彭博新聞社和道瓊斯通訊社，長期關注大中華地區科技產業發展。

  原文：Photonics Chipmakers Race to Production - EE Times -- https://www.eetimes.com/photonics-chipmakers-race-to-production/