隨著 AI 數(shù)據(jù)中心對(duì)帶寬和功耗的需求不斷提升，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)正從電氣互聯(lián)向光電互聯(lián)大規(guī)模演進(jìn)。但在共封裝光學(xué)（CPO）方案中，一直缺少一個(gè)關(guān)鍵組件 —— 集成化的激光器。如今，這一空白被填補(bǔ)：Tower Semiconductor 與 Scintil Photonics 聯(lián)合宣布，已量產(chǎn)全球首款面向 AI 基礎(chǔ)設(shè)施的單芯片密集波分復(fù)用（DWDM）光引擎。該技術(shù)通過(guò)單根光纖傳輸多路光信號(hào)，大幅降低功耗與延遲，實(shí)現(xiàn)數(shù)十個(gè) GPU 之間的高效互聯(lián)。

光學(xué)復(fù)用：并非新技術(shù)，卻適配 AI 新需求

Scintil Photonics 首席執(zhí)行官馬特?克勞利（Matt Crowley）表示，光學(xué)復(fù)用技術(shù)并非新鮮事物，其發(fā)展與互聯(lián)網(wǎng)幾乎同步。上世紀(jì) 90 年代，電信運(yùn)營(yíng)商在全球鋪設(shè)了大量光纖，最初僅計(jì)劃單根光纖傳輸單路波長(zhǎng)信號(hào)；而當(dāng)行業(yè)發(fā)現(xiàn)可通過(guò)復(fù)用技術(shù)在單根光纖上傳輸數(shù)十路波長(zhǎng)時(shí)，徹底革新了通信行業(yè)。

但 DWDM 技術(shù)遲遲未能落地 AI 數(shù)據(jù)中心，核心原因是成本與規(guī)模化應(yīng)用的矛盾。克勞利指出：“AI 數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)傳輸規(guī)模堪比超級(jí)計(jì)算機(jī)的擴(kuò)容，尤其是scale-up 網(wǎng)絡(luò)（機(jī)架 / 集群內(nèi)加速器直連），需要實(shí)現(xiàn)數(shù)十個(gè) GPU 與內(nèi)存的無(wú)縫協(xié)同，對(duì)帶寬和超低延遲的要求極高。”

此前，網(wǎng)絡(luò)工程師已在scale-out 網(wǎng)絡(luò)（數(shù)據(jù)中心內(nèi)集群間互聯(lián)）中用光電互聯(lián)替代了銅纜，而當(dāng)前的技術(shù)焦點(diǎn)正轉(zhuǎn)向 scale-up 網(wǎng)絡(luò)，推動(dòng)光學(xué)組件與處理器同封裝（共封裝光學(xué)，CPO）。克勞利表示：“頭部芯片企業(yè)都在嘗試將光學(xué)芯片與 GPU 封裝，但由于無(wú)法將激光器集成到硅工藝流中，一直無(wú)法實(shí)現(xiàn)單芯片多波長(zhǎng)傳輸。”Scintil 與 Tower 將在 3 月 17-19 日洛杉磯舉辦的 OFC 2026 大會(huì)上公布制造路線圖與技術(shù)細(xì)節(jié)。

面向 AI 網(wǎng)絡(luò)的集成光子技術(shù)

Scintil 的SHIP 技術(shù)（Scintil Heterogeneous Integrated Photonics，異構(gòu)集成光子）將激光器、光電二極管、調(diào)制器等組件集成到量產(chǎn)硅晶圓上。克勞利將其稱(chēng)為 “硅基光子版的 CMOS 工藝”，核心突破在于解決了光學(xué)增益材料與硅基底結(jié)合的固有難題。

制造流程

• 采用 Tower Semiconductor 的 300 毫米硅光子晶圓，完成無(wú)源光學(xué)組件制備；

• 晶圓倒裝暴露掩埋氧化層，將未圖案化的 InP/III-V 半導(dǎo)體芯片精準(zhǔn)鍵合至激光位點(diǎn)，最大限度減少昂貴材料的使用；

• 通過(guò)光刻工藝蝕刻衍射光柵，集成 8 個(gè)分布式反饋（DFB）激光器。

克勞利強(qiáng)調(diào)：“我們并非重新發(fā)明激光器，而是通過(guò)先進(jìn)光刻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了比傳統(tǒng)硅工藝更精準(zhǔn)的波長(zhǎng)間距與穩(wěn)定性。”

最終產(chǎn)品為L(zhǎng)EAF Light光子集成電路，集成兩組 8 通道 DFB 激光陣列。單光纖端口可傳輸 8/16 路波長(zhǎng)（通道間隔 100/200GHz），避免信號(hào)串?dāng)_與模式跳變；配套 ASIC 芯片負(fù)責(zé)激光陣列的控制與監(jiān)測(cè)。

多波長(zhǎng)激光器推動(dòng)共封裝光學(xué)升級(jí)

克勞利表示：“這是首次將激光器直接集成到 CPO 芯片中。” 英偉達(dá)、博通已推出單波長(zhǎng) CPO 方案，驗(yàn)證了其在 scale-out 網(wǎng)絡(luò)中的可行性，而 Scintil 的技術(shù)將推動(dòng)下一代 scale-up 網(wǎng)絡(luò)的 CPO 升級(jí)。

單根光纖傳輸多路波長(zhǎng)，構(gòu)建了 “低速寬頻” 的高效架構(gòu)：例如，不再用單通道傳輸 400Gb/s，而是將 50Gb/s 分配到 8 個(gè)通道，單光纖數(shù)據(jù)速率最高可達(dá) 1.6Tb/s，功耗效率大幅提升。英偉達(dá)的路線圖顯示，未來(lái) DWDM 互聯(lián)有望實(shí)現(xiàn)每比特低于 1 皮焦耳的能耗。

核心價(jià)值：降低延遲

克勞利認(rèn)為，延遲優(yōu)化是該技術(shù)最關(guān)鍵的優(yōu)勢(shì)：“GPU 之間必須保持低延遲，否則處理器運(yùn)算速度快于網(wǎng)絡(luò)，會(huì)導(dǎo)致 GPU 長(zhǎng)期等待數(shù)據(jù)，數(shù)十 / 數(shù)百個(gè) GPU 組成的 scale-up 網(wǎng)絡(luò)中，這一問(wèn)題會(huì)被放大。” 高速通道的前向處理與糾錯(cuò)會(huì)進(jìn)一步犧牲延遲，導(dǎo)致 GPU 利用率大幅下降；而多波長(zhǎng) DWDM 技術(shù)可將 GPU 利用率提升一倍。

量產(chǎn)與商業(yè)化規(guī)劃

Scintil 與 Tower 計(jì)劃在 2026 年底向客戶交付數(shù)萬(wàn)套產(chǎn)品，2027 年產(chǎn)能提升一個(gè)數(shù)量級(jí)；到 2028 年，客戶將在 scale-up 網(wǎng)絡(luò)中部署 DWDM 技術(shù)，屆時(shí)供應(yīng)鏈將完全就緒。克勞利表示：“這項(xiàng)技術(shù)將為 AI 數(shù)據(jù)中心打開(kāi)全新的可能性。”