盡管銅互連具備高速傳輸能力，但也存在明顯局限。其中最主要的制約因素是傳輸距離，即便在提升帶寬方面，銅互連也已接近瓶頸。因此，轉向光學連接成為行業追求的 “圣杯”—— 因為光學連接受距離的影響更小，并且在串擾等問題上具有天然優勢。

遺憾的是，過去光纖互連成本更高且部署難度大。然而，隨著技術從外部可插拔連接向片上光纖連接演進，這一局面正迅速改變（見圖 1）。

圖 1：光學支持已從片外方案演進至片上方案

將互連邊界推向光纖的一個主要原因是，大規模人工智能（AI）加速不僅需要海量的計算能力和存儲空間，還需要一種能將所有組件高效連接的方式。無論如何縮小器件尺寸，這些龐大的系統都無法容納在單個機箱內。

昔日的數據中心以大型機和高架地板為特征（以便在地板下鋪設線纜和布置冷卻系統），如今已被超大規模數據中心所取代。這些新型數據中心需要通過光纖連接包含計算、通信和存儲硬件的多個機柜。

突破 “單光纖單波長” 瓶頸

傳統的光纖連接通常只使用單個波長，雖然速度很快，但光纖本身其實可以支持多個波長。實現這一目標面臨兩大挑戰：首先，需要找到多路信號復用的方法；其次，要確保所有涉及的波長都能獲得穩定一致的支持。

在這方面，Lightmatter 目前已實現在單根單模光纖上傳輸16 路雙向密集波分復用（DWDM）光鏈路（見圖 2）。該方案在每個方向上均可提供400 Gb/s的帶寬。其內置的 “閉環數字穩定系統” 能夠主動補償熱漂移，確保在寬溫度波動范圍內實現持續、低誤碼率的傳輸。

圖 2：L 系列提供芯粒接口，而 M 系列則采用中介層架構。

Lightmatter 此次發布的 “Passage” 方案更令人印象深刻的地方在于，它是專為芯片級操作而設計的。過去，光纖連接通常位于芯片外部，芯片與光收發器之間通過銅互連連接。而該公司的方案具有本質上的偏振無關性，這對于解決連接和機械應力帶來的問題至關重要。

在芯片級實現上，M 系列采用芯粒（Chiplet）方案，將光學支持單元集成在芯粒上，并提供直接的光纖連接（見圖 3）。而 L 系列則通過中介層（Interposer），利用光纖連接至位于芯片外圍的光收發器。

圖 3：Lightmatter 方案如何將光纖直接連接至芯片。

縮小光調制器尺寸

目前，光學系統中常用的調制器包括馬赫 - 曾德爾調制器（MZM）、電吸收調制器（EAM）和微環調制器（MRM）（見圖 4）。Lightmatter 選擇了MRM技術。MRM 體積更小，能夠使收發器集成在芯片上。而其他兩種調制器體積較大，通常只能在芯片外部實現。

圖 4：采用的微環調制器（MRM）相比馬赫 - 曾德爾調制器（MZM）和電吸收調制器（EAM），具有更小的尺寸和更高的性能。后兩種調制器多用于其他光學技術中。

然而，縮小調制器尺寸只是難題的一部分，降低功耗同樣是關鍵。幸運的是，采用 MRM 技術后，功耗需求也得到了顯著降低。