芯片巨頭的“新”戰場

　　在今年的光纖通信會議(OFC) 會議上，光電共封(CPO)成為芯片廠商的一大熱議話題，博通、Marvell介紹了各家的采用光電共封裝技術的51.2Tbps的交換機芯片，思科也(ye)展(zhan)示(shi)了其(qi)CPO技術(shu)的實(shi)現(xian)可(ke)行性原理，在(zai)光(guang)(guang)電共(gong)封(feng)技術(shu)的支持下(xia)，一個(ge)交(jiao)換機的新時代(dai)正在(zai)來(lai)臨!這對于(yu)光(guang)(guang)電共(gong)封(feng)技術(shu)來(lai)說是一個(ge)很大(da)的進步，也(ye)足以表(biao)明利用光(guang)(guang)來(lai)移動數據的前景確(que)實(shi)是光(guang)(guang)明的。

　　這(zhe)個賽(sai)道(dao)也成為了芯(xin)片巨頭的新(xin)戰場。

　　光電共封迎來大的推動力

　　這一波的(de)光電(dian)共封器(qi)件很大的(de)推動者是數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)中(zhong)心的(de)公(gong)有云供(gong)應商，隨著AI/ML(人工智能/機(ji)器(qi)學習)、高(gao)分辨率視頻(pin)流(liu)和虛(xu)擬現實等更(geng)(geng)高(gao)帶寬應用的(de)出現，網絡流(liu)量持續增長，數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)中(zhong)心網絡承受(shou)的(de)壓力也在不斷增加，諸如(ru)谷歌、Meta、亞馬遜、微軟或阿里巴巴等，他們每家(jia)都部(bu)署(shu)了數(shu)(shu)(shu)萬臺交換機(ji)，而且正(zheng)在推動數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)速(su)率從100GbE向(xiang)400GbE和800GbE更(geng)(geng)高(gao)速(su)的(de)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)鏈(lian)路的(de)方向(xiang)發(fa)展(zhan)，這將消耗(hao)更(geng)(geng)多的(de)電(dian)力來通過銅纜傳(chuan)輸數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)。

　　作為交換機(ji)的大腦(nao)——交換機(ji)芯片，在過去多年來主要有兩大長期發(fa)展趨勢：

　　一(yi)，大約(yue)每兩年一(yi)次，交換機芯(xin)片的帶寬會(hui)翻一(yi)番(fan)，這也很好的遵循了摩(mo)爾定律。

　　二，為(wei)了(le)支持(chi)總交(jiao)換機芯片帶寬的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)，Serdes的(de)速度、數(shu)量和(he)功率也在隨之增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)，SerDes的(de)速度從(cong)10 Gbit/sec增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)到112 Gbit/sec，芯片周圍的(de)SerDes數(shu)量從(cong)64通道增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)到51.2 Tbps一(yi)代(dai)的(de)512通道。SerDes功率成為(wei)系統總功率的(de)很(hen)大一(yi)部分。

 　　當下交(jiao)換機之間所(suo)(suo)采用的(de)方案大都是(shi)可(ke)(ke)插(cha)拔的(de)光學(xue)器件，雖然可(ke)(ke)以(yi)很容(rong)易(yi)地(di)更換或(huo)換成更高容(rong)量(liang)的(de)，但這也(ye)意(yi)味著在交(jiao)換機芯片和光學(xue)器件接口之間有幾(ji)英寸(cun)的(de)銅，而且由于所(suo)(suo)需的(de)電氣和光學(xue)密度、熱問題和功耗，當前(qian)可(ke)(ke)插(cha)拔光學(xue)器件也(ye)面臨(lin)著容(rong)量(liang)難擴展(zhan)的(de)制約。于是(shi)，業界開始(shi)探(tan)索(suo)提(ti)高數據中心效率的(de)新方法(fa)，光電共封(CPO)成為一個有利的(de)選擇!

　　光電共封(feng)裝(Co-Packaged Optics，簡稱CPO)是(shi)(shi)一(yi)種新型的(de)光電子(zi)集成技術，它將(jiang)光學(xue)器(qi)件(如(ru)激光器(qi)、調制器(qi)、光接收器(qi)等)封(feng)裝在芯(xin)(xin)片(pian)級(ji)別(bie)上，直接與(yu)芯(xin)(xin)片(pian)內(nei)的(de)電路相集成，借助光互連(lian)以(yi)提高(gao)通信系(xi)統的(de)性能和功率效率。共同封(feng)裝光學(xue)器(qi)件的(de)一(yi)項關鍵創(chuang)新是(shi)(shi)將(jiang)光學(xue)器(qi)件移(yi)動到離 Switch ASIC 裸(luo)片(pian)足夠近的(de)位(wei)置，以(yi)便移(yi)除這個(ge)額外的(de)DSP(見下圖)。借助CPO，網絡交換機(ji)系(xi)統中的(de)光接口從交換機(ji)外殼前端的(de)可插拔模(mo)塊轉變(bian)為與(yu)交換機(ji)芯(xin)(xin)片(pian)組(zu)裝在同一(yi)封(feng)裝中的(de)光模(mo)塊。

　　基于這種封裝(zhuang)模式(shi)，光電共(gong)封(CPO)技術(shu)的優勢盡顯：

　　增強性能： CPO可(ke)以(yi)將光學元件直(zhi)接(jie)嵌入芯片中(zhong)，使得(de)光學元件與(yu)芯片內部電路的距離更近，減(jian)小了電信(xin)號的延遲和失真，提高(gao)了通信(xin)系統的性能。

　　節省空間： CPO可以大大減小光模塊的尺寸，尤其是在高密度數據中心環境下，可以將更多的端口裝在相同大小的機柜中。

　　降低功耗： CPO可(ke)以(yi)減少能(neng)量(liang)轉換的步驟，從(cong)而降低了功耗。與傳統(tong)的光(guang)模塊相(xiang)比，CPO在相(xiang)同數據傳輸速率下可(ke)以(yi)減少約50%的功耗。

　　提高可靠性： CPO可(ke)(ke)以提(ti)(ti)高(gao)(gao)光學和電子之間的(de)互聯可(ke)(ke)靠性，并減少外部干擾。同時，由于(yu)CPO是在(zai)芯片級別上(shang)封裝(zhuang)的(de)，所以也能夠(gou)提(ti)(ti)高(gao)(gao)整(zheng)個(ge)系(xi)統的(de)可(ke)(ke)靠性。

　　降低成本： CPO可以減少芯片(pian)與光模塊之(zhi)間的連接器數量，從而降(jiang)低了生產(chan)成本。此外，CPO的小尺寸和低功耗也能夠(gou)降(jiang)低運營成本。

　　正因為(wei)此，使得越(yue)來(lai)越(yue)多的芯片(pian)廠(chang)商、光(guang)通信(xin)廠(chang)商和研究機構都在積極研究和使用光(guang)電(dian)共封技(ji)術。

　　CPO的商業化雛形，在交換機市場中顯現

　　博通

　　博通(tong)(Broadcom)涉足(zu)光(guang)電(dian)(dian)領域(yu)大約(yue)在1990年，1995年，Broadcom推出了其第一(yi)款光(guang)電(dian)(dian)收(shou)(shou)發器，這(zhe)是該(gai)公司進(jin)入光(guang)電(dian)(dian)領域(yu)的(de)開(kai)端(duan)。此后博通(tong)進(jin)行(xing)了一(yi)系列收(shou)(shou)購(gou)，1998年收(shou)(shou)購(gou)了光(guang)通(tong)信(xin)設(she)備制(zhi)造商(shang)(shang)Epigram;2000年，Broadcom收(shou)(shou)購(gou)了另一(yi)家光(guang)通(tong)信(xin)設(she)備制(zhi)造商(shang)(shang)Luminent;2016年，Broadcom收(shou)(shou)購(gou)了從事光(guang)電(dian)(dian)器件和模塊研發的(de)BroadLight。

　　可以(yi)說，通(tong)過不斷收購，高通(tong)進一步加強了(le)其在光(guang)電(dian)領域的(de)研發(fa)能力，博通(tong)也開發(fa)出了(le)電(dian)子、光(guang)學和(he)創新封裝(zhuang)架構 (SCIP™) 。養兵千日，如今(jin)，博通(tong)正將其在光(guang)電(dian)領域的(de)技術(shu)積累應用到交換機(ji)產品中。

　　博通在2023年光(guang)纖通信會議(OFC) 上(shang)談到了(le)(le)其最新的(de)(de)交(jiao)換(huan)機(ji)產品——Broadcom Tomahawk StrataXGS 5，它(ta)在單(dan)個單(dan)片(pian)芯(xin)(xin)片(pian)中提(ti)供(gong) 51.2 Tbps 的(de)(de)以太(tai)網(wang)交(jiao)換(huan)容量。如下(xia)圖所示，該交(jiao)換(huan)機(ji)值得一提(ti)的(de)(de)地方是(shi)，Tomahawk 5采用(yong)(yong)了(le)(le)光(guang)電共封(feng)(feng)裝的(de)(de)技術，它(ta)將交(jiao)換(huan)機(ji)芯(xin)(xin)片(pian)和100G PAM4接口共同封(feng)(feng)裝在一起，這種新芯(xin)(xin)片(pian)能(neng)夠(gou)減少將信號(hao)驅(qu)動到交(jiao)換(huan)機(ji)前端的(de)(de)可插拔光(guang)學器(qi)件的(de)(de)需求，大(da)大(da)降低(di)了(le)(le)功(gong)耗。相比于(yu)Tomahawk 4 Humboldt 25.6T  6.4W的(de)(de)功(gong)率，該交(jiao)換(huan)機(ji)僅(jin)需要5.5W的(de)(de)功(gong)率為800Gbps的(de)(de)流(liu)量供(gong)電。博通稱，由于(yu)采用(yong)(yong)了(le)(le)光(guang)電共封(feng)(feng)(CPO)的(de)(de)光(guang)學技術，該芯(xin)(xin)片(pian)能(neng)將光(guang)學連接所需的(de)(de)功(gong)率降低(di)50%以上(shang)。

　　51.2Tbps交(jiao)換(huan)(huan)(huan)機中有一個(ge)新(xin)的(de)交(jiao)換(huan)(huan)(huan)芯片(pian)，這是(shi)一款5nm工藝的(de)單片(pian)芯片(pian)，它搭載(zai)了六(liu)個(ge)Arm處理器核心，交(jiao)換(huan)(huan)(huan)機上(shang)(shang)(shang)還(huan)支持VxLAN單通(tong)道以(yi)及PTP和SyncE等特性(xing)，可(ke)提供多達(da)64個(ge)800GbE、128個(ge)400GbE、256個(ge)200GbE或512個(ge)100GbE鏈(lian)路。實際上(shang)(shang)(shang)，這些交(jiao)換(huan)(huan)(huan)芯片(pian)是(shi)為了100GbE以(yi)上(shang)(shang)(shang)速(su)率的(de)交(jiao)換(huan)(huan)(huan)機而(er)設(she)計的(de)。博通(tong)表示，一臺新(xin)的(de)Tomahawk 5交(jiao)換(huan)(huan)(huan)機可(ke)以(yi)有效地取代48臺2014年代的(de)Tomahawk 1交(jiao)換(huan)(huan)(huan)機。

　　除(chu)了(le)交換機(ji)芯片之外，博(bo)通(tong)還(huan)有光(guang)電共封(feng)的收發器產品。它(ta)也采用了(le)博(bo)通(tong)的硅光(guang)子芯片封(feng)裝 (SCIP™) 技術。

博通的光電共封收發器

（圖源：博通）

　　Marvell

　　Marvell Teralynx 10交換(huan)機是(shi)另一款專(zhuan)為800GbE時代設計的51.2T交換(huan)機，該交換(huan)機由Marvell的Teralynx 10 51.2 Tbps交換(huan)芯片和 PAM4 1.6 Tbps 光電(dian)平臺 Nova組成。Teralynx 品牌來自Marvell-Innovium的收購。

　　Marvell Teralynx 10芯(xin)片(pian)跟博通的(de)一(yi)樣，也(ye)是一(yi)款(kuan)可編程5nm單片(pian)交換(huan)機芯(xin)片(pian)，具(ju)有(you)512個(ge)(ge)112G SerDes，能(neng)滿足32 x 1.6T、64 x 800G和128 x 400G廣泛的(de)交換(huan)機配置。按照Marvell的(de)說(shuo)法，一(yi)個(ge)(ge)Teralynx 10取代了12個(ge)(ge)12.8 Tbps一(yi)代，而且(qie)在同等容量下能(neng)減少80%的(de)功耗(hao)。

（圖源：Marvell）

　　Teralynx 10使用了Teralynx 獨有(you)的(de)(de)通用超(chao)低延遲開(kai)關和緩沖(chong)結構,還支(zhi)持擁塞(sai)感知路由和實(shi)時(shi)流遙測(ce)，使網絡(luo)能(neng)夠自動(dong)(dong)調整和自我修復。借助線速可編程(cheng)性，可以添加新的(de)(de)協(xie)議(yi)和功能(neng)來滿(man)足AI/ML不(bu)斷變(bian)化的(de)(de)需求。Teralynx 10 支(zhi)持廣泛的(de)(de)實(shi)時(shi)網絡(luo)遙測(ce)，包(bao)括 P4 帶(dai)內(nei)網絡(luo)遙測(ce) (INT)。這些功能(neng)支(zhi)持預測(ce)分析、更(geng)快的(de)(de)問題解決(jue)和更(geng)高程(cheng)度的(de)(de)自動(dong)(dong)化。

（圖源：Marvell）

　　這款(kuan)新的交換機(ji)芯片可以減少AI/ML等(deng)分布式應用程序在網絡上花費的時(shi)間，最大限度地提高(gao)計算(suan)利用率(lv)，并滿足人工(gong)智能和機(ji)器學習不斷(duan)增長(chang)的帶寬需求。它適用于下一代數據中(zhong)心網絡中(zhong)的枝葉和主干應用程序，以及 AI/ML 和高(gao)性能計算(suan) (HPC) 結構。Teralynx 10將在第二季度提供樣品(pin)。

　　思科

　　思科也(ye)在進行光(guang)電共封技術的探索，其正在和芯片(pian)制造(zao)商Inphi之間基(ji)于CPO的交換機/光(guang)學(xue)解(jie)決(jue)方案的合作，為下一代 51.2 Tb/s交換機和800 Gb/s可插拔設備開發聯合封裝光(guang)學(xue)器(qi)件 (CPO)。

　　在本次OFC 2023上，思科也演示了CPO技術實現的可行性具體步驟。思科指出，其Cisco 8111-32EH是一種傳統的32端口2x400G 1RU路由器，基于Cisco Silicon One G100 ASIC的2x400G-FR4可插拔光學模塊(64x400G FR4)。思科CPO路由器配備了完整的協同封裝的基于硅光子學的光學tiles，驅動64x400G FR4，也基于帶CPO襯底的思科Silicon One G100 ASIC。思科還發明了一種在硅光子IC上執行此復用器/解復用器的創新方法(fa)。思(si)科預計(ji)試(shi)驗部(bu)署與(yu) 51.2Tb 交(jiao)換機周期(qi)同時進行，隨后在 101.2Tb 交(jiao)換機周期(qi)內更大規模地采用。

思科在OFC 2023 CPO演示的128x400G FR4 機箱配置（圖源：思科博客）

　　英特爾

　　在光(guang)電共封(feng)這一(yi)技術上，英特爾是資深(shen)的(de)玩(wan)家之一(yi)。2015年(nian)宣布推出其co-package photonic技術。為了提供經濟(ji)高(gao)效的(de)互連解決(jue)方案，英特爾一(yi)直在增加其硅光(guang)子學的(de)帶寬，并在不(bu)斷探索(suo)使用一(yi)體封(feng)裝(zhuang)的(de)光(guang)學器件。

　　2019年，Intel收購(gou)了以太(tai)網(wang)交(jiao)(jiao)換(huan)機芯片和數(shu)據中心軟件領域的(de)(de)(de)新興(xing)領軍企業Barefoot Networks，2020年3月，英特(te)爾(er)展示了12.8 Tb/s Barefoot Tofino 2交(jiao)(jiao)換(huan)機與1.6 Tb/s集成光(guang)子引擎共同封裝(zhuang)的(de)(de)(de)方(fang)案，硅光(guang)互連平(ping)臺采用(yong)1.6 Tbps光(guang)子引擎，在Intel硅光(guang)平(ping)臺上設(she)計和制(zhi)造，可(ke)提供4個400GBase-DR4 接口。英特(te)爾(er)表示，使(shi)用(yong)一體封裝(zhuang)的(de)(de)(de)光(guang)學器件，可(ke)將光(guang)學端口置于(yu)在同一封裝(zhuang)內的(de)(de)(de)交(jiao)(jiao)換(huan)機附近，從而可(ke)降低功耗，并(bing)繼續保(bao)持(chi)交(jiao)(jiao)換(huan)機帶寬的(de)(de)(de)擴展能力。英特(te)爾(er)還(huan)表示，其51.2 Tb/s解決方(fang)案應該(gai)可(ke)以在2023年底(di)進行(xing)商業部(bu)署(shu)，

（圖源：英特爾）

　　CPU和GPU廠商的試煉

　　相信英(ying)特爾如此(ci)致力于硅光研究(jiu)不是(shi)僅僅為了(le)能與交換(huan)機新芯(xin)片共連，未來光學器(qi)件(jian)如果能否與CPU、GPU或(huo)XPU集成在一起也不得而(er)知。

　　我們看(kan)到(dao)，英(ying)(ying)特爾花費了很大的(de)(de)心力(li)，從(cong)多種路徑(jing)進行(xing)對光(guang)互聯技術的(de)(de)支(zhi)持(chi)。2022年6月(yue)30日，英(ying)(ying)特爾研究院(yuan)展(zhan)示了完全集成在硅(gui)晶圓上的(de)(de)八波長分(fen)(fen)布式(shi)反饋(DFB)，激光(guang)器陣列，該陣列輸出(chu)功率均(jun)勻性達到(dao)+/- 0.25分(fen)(fen)貝(dB)，波長間隔均(jun)勻性到(dao)達±6.5%，這(zhe)項(xiang)最新的(de)(de)光(guang)電共封裝(zhuang)解決方案使用了密(mi)集波分(fen)(fen)復(fu)用(DWDM)技術，展(zhan)現了在增加(jia)帶寬的(de)(de)同(tong)時顯著縮小光(guang)子(zi)芯片尺寸的(de)(de)前景。而(er)且(qie)更重要的(de)(de)是，它是在英(ying)(ying)特爾的(de)(de)商用300 mm混合硅(gui)光(guang)子(zi)平臺(tai)設計和制(zhi)造的(de)(de)，因此，它為(wei)下一代光(guang)電共封裝(zhuang)和光(guang)互連器件的(de)(de)量產提供(gong)了一條清晰的(de)(de)路徑(jing)。

　　在2022年英特爾On峰會上，英特爾又展示了其正在開發的一項創新(xin)：在可插拔(ba)式光電(dian)共封裝(zhuang)(pluggable co-package photonics)解決(jue)方(fang)案上的突破(po)。英特爾的研究人員設計(ji)了一種堅固的、高(gao)良(liang)率的、玻璃材(cai)質的解決(jue)方(fang)案，它通過(guo)一個可插拔(ba)的連接器簡化(hua)了制(zhi)造(zao)過(guo)程，降低了成本，為(wei)未(wei)來新(xin)的系統和芯片封裝(zhuang)架構開啟了全(quan)新(xin)可能。

英特爾可插拔連接器

（圖源：英特爾）

　　英偉達也(ye)看中(zhong)了(le)光互連的潛力(li)，互連的 GPU 將受益于低延遲數據(ju)傳輸和(he)顯著減少的信號(hao)損失(shi)。Nvidia或(huo)將在(zai)下一代 NVSwitch上實施聯合封裝光學器(qi)件以實現(xian)節點(dian)間通信，這(zhe)些系統(tong)應(ying)該在(zai)互連的NVLink 網絡中(zhong)支(zhi)持約4,000個GPU。

英偉達展示光學鏈接GPU系統的外觀

（圖源：英偉達）

　　英偉達正(zheng)在集(ji)各方之力推動這一技(ji)術的(de)實(shi)施。據臺(tai)媒報(bao)道，業(ye)內消息人士透露，臺(tai)積電參與了由Nvidia牽頭的(de)研(yan)發(fa)項目，該項目將其稱為 COUPE(緊湊(cou)型通(tong)用光子(zi)(zi)引(yin)擎(qing))的(de)硅(gui)光子(zi)(zi) (SiPh) 集(ji)成技(ji)術用于圖形(xing)硬件，以組合多個 AI GPU。

　　在2023年的OFC會(hui)上，Ayar Labs展示了業界首個4太(tai)比特/秒(miao)(Tbps)雙(shuang)向波分復用(yong)(WDM)光(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)解決方案。而NVIDIA 的加(jia)(jia)速(su)計算平臺正是由(you)WDM光(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)互(hu)連(lian)等先進技術(shu)支持，英(ying)偉達希望(wang)通過光(guang)(guang)(guang)互(hu)連(lian)為AI提(ti)供“下一個百(bai)萬倍”加(jia)(jia)速(su)。Nvidia還(huan)參與了Ayar Labs去年的C輪融資(zi)，當時它籌(chou)集1.3億美元用(yong)于(yu)開發其帶外激光(guang)(guang)(guang)器和硅光(guang)(guang)(guang)子(zi)互(hu)連(lian)。兩家公司計劃共同加(jia)(jia)速(su)光(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)I/O技術(shu)的開發和采用(yong)，以支持 AI 和機器學(xue)(xue)習 (ML) 應用(yong)程序和數據量的爆炸式增(zeng)長。

　　光電共封技術商業化還有諸多挑戰

　　但是(shi)，光電共(gong)封(feng)技(ji)術要(yao)(yao)獲得大(da)規模的(de)商業化還需要(yao)(yao)解決多個挑戰，它必須可靠、可維修、可部(bu)署、可顯著(zhu)節能并且具有成本(ben)效益。雖然光互連有望讓芯片間的(de)帶寬(kuan)達到(dao)更高水平，特別是(shi)在數(shu)據中心內部(bu)，但制造上的(de)困難(nan)使(shi)其(qi)成本(ben)高昂到(dao)難(nan)以承(cheng)受。

　　挑戰一，CPO技術嚴重依賴于硅光子學技術， 需(xu)要將光學元件小型化以適(shi)應(ying) ASIC 封裝(體(ti)積(ji)比傳(chuan)統(tong) QSFP-DD 或 OSFP 模塊(kuai)小 100 多(duo)倍)。我們看到，專有(you)的CPO方(fang)案首先出現在(zai)Broadcom、Intel、Marvell和(he)其他(ta)一些公司(si)(si)，這些供應(ying)商大多(duo)已經收購或與創新的硅光子公司(si)(si)合作。他(ta)們在(zai)這一技(ji)術上的積(ji)累和(he)努力，使得(de)CPO的商業化漸(jian)漸(jian)成(cheng)為可能。

　　另一方面，隨著光學和硅芯片的高度集成，新的工程能力和晶圓代工廠將是非常需要的。

　　在(zai)(zai)這方面，格(ge)芯(xin)是一(yi)(yi)個比較(jiao)具有(you)前(qian)瞻的(de)代(dai)工廠。自從退出芯(xin)片(pian)先進(jin)制程的(de)追逐(zhu)后，格(ge)芯(xin)一(yi)(yi)直在(zai)(zai)探索其(qi)他技(ji)術，硅(gui)光(guang)(guang)(guang)子正是格(ge)芯(xin)押注大(da)籌碼的(de)一(yi)(yi)項(xiang)技(ji)術。2015 年格(ge)芯(xin)收(shou)購了(le)IBM Microelectronics 的(de)一(yi)(yi)部分，因此(ci)(ci)也從IBM Research 獲得(de)了(le)光(guang)(guang)(guang)子學專(zhuan)業知(zhi)識和(he)知(zhi)識產(chan)權(quan)。2016年，格(ge)芯(xin)就推出了(le)其(qi)第一(yi)(yi)代(dai)硅(gui)光(guang)(guang)(guang)子平(ping)臺，并在(zai)(zai)同年創建了(le)一(yi)(yi)個獨(du)立的(de)硅(gui)光(guang)(guang)(guang)子業務。當(dang)時帶寬(kuan)(kuan)的(de)行業標準(zhun)是僅(jin)為40 GB/s。格(ge)芯(xin)打賭未(wei)來行業將(jiang)不得(de)不利用光(guang)(guang)(guang)的(de)力量在(zai)(zai)全(quan)球各地(di)涌(yong)現的(de)數據(ju)(ju)中(zhong)心內部和(he)之間移動大(da)量數據(ju)(ju)。事(shi)實證明(ming)，確實如此(ci)(ci)，如今數據(ju)(ju)中(zhong)心的(de)帶寬(kuan)(kuan)已來到400 GB/s和(he)800 GB/s的(de)數據(ju)(ju)速率。

　　GF Fotonix 是格芯為硅光子芯片打造的一個整體的平臺，這也是業界唯一的硅光子大批量 300mm CMOS制造代工廠。 根據格芯的(de)(de)介(jie)紹，該平臺將光(guang)(guang)(guang)(guang)子(zi)元件與高性能CMOS邏(luo)輯和(he)(he)(he)RF集成在一起，以實(shi)(shi)現(xian)完全集成的(de)(de)單(dan)片(pian)電氣和(he)(he)(he)光(guang)(guang)(guang)(guang)學計算和(he)(he)(he)通(tong)信引擎，同時針對低信號損耗降級進行了優化。此外，格芯單(dan)片(pian)硅光(guang)(guang)(guang)(guang)子(zi)平臺的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)輸(shu)(shu)入和(he)(he)(he)光(guang)(guang)(guang)(guang)輸(shu)(shu)出可通(tong)過高密度(du)光(guang)(guang)(guang)(guang)纖陣列、片(pian)上集成激光(guang)(guang)(guang)(guang)器和(he)(he)(he)銅金屬(shu)化實(shi)(shi)現(xian)與其(qi)他半導體芯片(pian)的(de)(de) 2.5D 和(he)(he)(he) 3D 異構(gou)集成。

位于紐約馬耳他的Fab8是格芯GF Fotonix芯片的生產地

　　芯片(pian)巨頭(tou)如Broadcom、思(si)科、Marvell和(he)(he)NVIDIA以及Ayar Labs、Lightmatter、PsiQuantum、Ranovus 和(he)(he) Xanadu 在內(nei)的(de)光(guang)子(zi)計算(suan)領域的(de)廠商都(dou)與格芯有(you)著密切的(de)交流(liu)合作(zuo)。此外，EDA軟件廠商Ansys、Cadence和(he)(he)Synopsys等(deng)也(ye)正在提(ti)供支(zhi)持基于集成(cheng)硅光(guang)子(zi)學的(de)芯片(pian)和(he)(he)小芯片(pian)的(de)設計工具。

　　寫在最后

 　　總而言(yan)之，光電共封(feng)的解決方案確實使(shi)得新一代(dai)的交換機(ji)與前幾代(dai)相比發生(sheng)了很大的突破，但(dan)是如文中(zhong)所(suo)述，CPO要成為主流還有(you)諸多因素(su)要克服，據Yole分析師的說法，盡管CPO具有(you)技術優勢，但(dan)它將(jiang)(jiang)很難與可插(cha)拔(ba)模塊競爭(zheng)，在很長(chang)一段(duan)時間(jian)內，可插(cha)拔(ba)模塊仍將(jiang)(jiang)是首選。可插(cha)拔(ba)、OBO和CPO將(jiang)(jiang)共存一段(duan)時間(jian)。

圖源：Yole

　　現在，光學器件(jian)可(ke)以與以太網交換機芯(xin)片共同封(feng)(feng)裝，未來，它能否與CPU、GPU或XPU集成在一起也(ye)或許是(shi)一個(ge)探究方向(xiang)。在摩爾(er)定律動(dong)力不足的(de)情況下，光電共封(feng)(feng)這項技(ji)術(shu)正(zheng)在嶄(zhan)露其(qi)潛力，從另一條新(xin)道路上(shang)來滿(man)足當(dang)下數據量蓬勃發展的(de)處理(li)需求。而且很重要的(de)一個(ge)趨勢是(shi)，主要的(de)芯(xin)片巨頭們都在排(pai)兵布陣，光電共封(feng)(feng)技(ji)術(shu)正(zheng)在向(xiang)我們走進。