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随着人工智能(AI)运算能力的军备竞赛持续升温,全球基础设施投资正迎来史上最大规模的浪潮。然而,AI产业在处理器之间数据移动方面,正遭遇“一堵根本性的高墙”。因为现有采用铜线的互联技术,已无法有效扩展,进一步服务新时代AI所需的数百万个处理器。在此背景下,光子芯片(Photonic Chips)创业公司Celestial AIAI和OpenLight正迅速崛起,提供更快速、功耗更低的解决方案,以满足Amazon、Microsoft和Google等超大规模(hyperscaler)客户的需求。
Celestial AI有台积电与三星投资,锁定服务器纵向扩展市场
为应对市场对下一代AI基础设施飙升的需求,光子芯片创业公司获得了强大的资金支持并深化了与代工伙伴的合作。其中,Celestial AI在2025年8月份获得了来自台积电相关的VentureTech Alliance和三星Catalyst Fund的2.55亿美元投资,使其总募集资金金额达到5.2亿美元。Celestial AI计划利用这笔新资金加强其供应链,并深化与包括台积电在内的代工厂合作伙伴关系。
另外达麟操盘达麟操盘,OpenLight也在8月份筹集了3,400万美元的资金,投资者包括瞻博网络(Juniper Networks,现为HPE的一部分)以及Lam Research的企业投资部门Lam Capital等。OpenLight也正准备利用新资本扩展其主动与被动光子组件的制程设计组件(PDK)数据,已通过相关组件来委由代工厂高塔半导体 (Tower Semiconductor) 生产制造。
就目前的进度来看,Celestial AI预计2026年中到下半年开始销售其首批芯片。由于该公司专注于服务器内部的“纵向扩展”(scale-up)网络,该领域占据了数据中心85%的数据流量,这使得2025年起,纵向扩展的销售额已超越了基于铜线的以太网横向扩展(scale-out)交换机的情况下,加上Celestial AI的核心技术是Photonic Fabric,将可提供从处理器封装内部芯片到芯片之间,或跨数据中心机架的服务器到服务器之间的光学扩展网络。而且,Photonic Fabric在功耗方面显著优于英伟达 (Nvidia) 的NVLink互联技术,Celestial AI也正以其专利的Optical Memory Interface Bridge (OMIB) 作为NVLink的替代方案。
Celestial AI解释到,OMIB是一种先进封装技术,功能类似于英特尔的EMIB、台积电的CoWoS和三星的IQE,已提供芯片内部和芯片之间的光子连接。由于,Celestial AI在控制电路的发射/接收部分使用得的是台积电的4纳米和5纳米制程所打造的芯片,使得其在速度和效率方面,相较于Nvidia需要600到700奈秒完成的操作,Celestial AI可以在100到200奈秒内完成,且功耗极低,约为每位元2.8微微焦耳。
除了以上的专利技术之外,Celestial AI的技术突破还包括使用电吸收调制器(EAMs)来控制激光光束强度,而非使用对热敏感的微环(micro-rings),借由使用EAMs施加电场来调制光的吸收。这种设计使得Celestial AI能够将光学I/O放置在芯片上的任何位置,解决了在大型芯片内连接高密度互联所面临的电磁干扰(EMI)信号完整性挑战。Celestial AI目前正在进行流片(taping out)阶段,正式量产后将世界上第一个将光学I/O放置在芯片中央的大型芯片。
另外,Celestial AI也正在开发一种统一内存空间架构。该公司在芯片的南侧放置了两个HBM3e控制器,并在东西两侧放置了四个DDR控制器,以处理八个DDR DIMM。通过软件,HBM可以作为DDR的缓存。因为能让任何处理器读写任何内存位置,并能将TB级的深度学习推荐模型(DLRM)存储在本地,进而隐藏DRAM的内存访问延迟,这成为了Celestial AI的另一项创新技术。
Celestial AI未来计划将其IP集成到客户的晶粒上,或提供光学小芯片(optical chiplet)供客户封装。这些光学小芯片包含EIC(嵌入式中介层载体)技术,EIC是一种新封装技术,能以低于传统3D IC的成本,将小芯片集成到多层且类似芯片的封装中。
OpenLight采用磷化铟技术,借提供数据协助客户自研芯片
而在OpenLight的发展方面,该公司预计2025年底开始为其首批客户投入相关产品的生产。OpenLight的主要优势在于采用磷化铟(indium phosphide)技术,通过异质集成将激光集成到芯片上。OpenLight指出,当前一些相当大的客户对将磷化铟应用于共同封装光学组件(CPO)非常感兴趣。所以,OpenLight已成功展示了采用磷化铟的400 Gbps调制器,并且其200 Gbps调制器达到了约1.5微微焦耳每位元的极低功耗。这可被异质集成的能力,代表着将200兆位元调制器替换为400兆位元调制器时,由于电压增加不大,每位元的功耗几乎达到减半的状况。
事实上,OpenLight在产业链中处于独特地位,因为它不一定为客户制造芯片,而是提供一套组件(PDK library)数据,让客户能够设计自己的芯片。OpenLight正与芯片封装公司日月光投控(ASE Holdings)的子公司硅品 (ISE) 合作。
至于,Lightmatter则是在3月宣布了Passage M1000平台计划,该平台能提供114 Tbps的总光学带宽。M1000参考平台是一个多光罩主动光子中介层(interposer),用于连接3D封装中的大型晶粒,Lightmatter已与格芯(GlobalFoundries)和艾克尔(Amkor)合作,开始生产基于M1000的客户设计。
此外,量子计算创业公司PsiQuantum也在格芯的纽约马耳他厂采用标准的45纳米氮化硅制程制造光子芯片。而Ayar Labs则于9月宣布,与世芯 (Alchip Technologies) 合作,将Ayar的CPO技术和世芯的设计专业知识,结合台积电的COUPE(Compact Universal Photonic Engine)先进封装技术。
(首图来源:OpenLight官网)达麟操盘
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