随着AI数据中心引领全球科技讨论热潮,芯片制造商与网络设备公司正竞相重新设计服务器在处理器、交换机与内存系统之间传输数据的方式。
当前基于可插拔光收发器的架构正面临铜互连技术的极限挑战,包括信号衰减、发热严重以及需依赖高功耗的信号恢复硬件等问题。此前《电子工程时报》曾报道,瑞士初创企业Kandou AI试图通过将信息论与弦信号等信号处理技术应用于有线半导体互连,以拓展铜互连性能边界并降低对光链路的依赖。博通(Broadcom)、英伟达(Nvidia)和英特尔(Intel)等公司则致力于开发共封装光学(CPO)方案,即将光器件直接集成于交换或计算芯片同一封装内。但热管理、制造良率及系统复杂性仍是CPO技术落地的重大工程障碍。
新加坡初创企业光速光子(LightSpeed Photonics)采取了不同路径:其并未将光器件集成至芯片封装内部,而是将模块化光学“光引擎”置于印刷电路板(PCB)层面,紧邻处理器安装。
在与《电子工程时报》的访谈中,光速光子创始人兼首席执行官罗欣·Y(Rohin Y)表示,该公司研发的400 Gbps可焊接式光收发器体积仅为传统可插拔收发器的1/20,功耗降低至1/5,延迟最多可降低至1/4。
“我们的可焊接设计消除了长距离铜走线,并无需昂贵的数字信号处理器(DSP),从而大幅削减功耗与发热,同时实现远超传统可插拔方案的连接密度。”罗欣指出。
AI数据中心推动光互连架构革新
现有数据中心架构普遍依赖可插拔光收发器:数据从处理器出发,经由电路板上较长的铜走线,穿过连接器,最终进入收发器完成电光转换。随着速率提升,铜走线面临信号劣化与热管理难题,必须额外配置DSP芯片与重定时器(retimer)以恢复信号完整性。
此外,交换机与服务器系统内部可容纳的电气互连数量存在物理上限。CPO架构旨在通过将光电转换环节紧邻ASIC封装部署来解决该问题。
目前CPO的商业化进程主要由少数几家网络与半导体企业主导。博通作为最早进入该领域的厂商之一,已于2023年推出首代CPO交换芯片Tomahawk 4-Humboldt;2024年3月又发布Tomahawk 5-Bailly,据称是业内首款量产型51.2 Tbps CPO交换芯片,其光学部分功耗最高可降低65%。
2025年GTC大会上,英伟达正式进军CPO市场,推出专为大规模AI集群设计的Spectrum-X Photonics与Quantum-X Photonics网络平台;英特尔亦于2024年6月展示了与CPU共封装的全集成光计算互连芯粒,并演示了基于CPO技术的12.8 Tbps交换芯片。
光速光子的PCB级光互连方案
与CPO不同,光速光子的互连方案采用PCB级焊接方式,而非直接集成于ASIC封装内部。
“该器件在电路板层面进行焊接,仅需将光纤卡扣接入即可。”罗欣解释道。
这款400 Gbps互连模块功耗约2W,内部集成了激光器、光电探测器、微控制器、驱动IC及跨阻放大器,采用紧凑型系统级封装(SiP)设计。
罗欣表示,该互连方案旨在提升带宽密度,同时降低AI机柜内的网络相关功耗。公司当前采用PAM4调制技术,并计划向更高带宽演进。
“我们已规划在同一外形尺寸下实现800 Gbps能力。”罗欣称,“200 Gbps/通道的PAM4设计已纳入路线图,而基于PAM6的架构仍在研发中。”
光速光子声称,其架构因无需额外重定时器与DSP进行信号恢复,可显著降低网络相关功耗。
“整体数据传输功耗至少可节省50%,特定场景下甚至可达68%、70%乃至75%。”罗欣强调。
该互连技术具备协议无关性,支持以太网、PCIe及CXL等标准,可支撑计算、内存与存储解耦,并助力构建更扁平化的网络架构。
“由于该架构可在不高度依赖交换机的前提下实现密集的一对多网络连接,因此能支持低延迟、高速通信的分布式计算系统。”他补充道。
公司在2026年洛杉矶光通信大会(OFC)上成功演示了计算解耦应用:“我们搭建了一套CPU与GPU通过50米光纤互联的系统,使其协同工作构成分布式计算单元。”
除AI数据中心外,该技术未来还可拓展至工业4.0、机器视觉、机器人、消费电子、汽车电子及边缘数据中心等领域。
制造与规模化计划
光速光子目前为无晶圆厂(fabless)模式,依托新加坡本地外包半导体组装测试(OSAT)合作伙伴进行制造,并与新加坡科技研究局(A*STAR)微电子研究所生态体系保持多层次合作。
罗欣透露,过去六年中公司面临的最大挑战之一是获取先进光子封装与制造能力。“全球范围内此类设施仍在建设中,尚未广泛可用。”
目前公司正与多家原始设备制造商(OEM)及系统集成商开展试点合作,预计将于明年启动量产。公司目标在本财年末实现初步营收,并设定2027–2028财年营收目标为300万美元。
“相较于国际同行,我们起步时资金相对有限。”罗欣坦言。
截至目前,公司累计融资约850万美元,包括近期完成的650万美元Pre-A轮融资。现正寻求额外1500万美元资金,用于扩大研发能力,并在印度设立光子封装中试线——该设施将作为未来规模化制造的蓝图样板。
罗欣强调,该印度设施将定位为研发卓越中心,而非完整OSAT产线。“此类设施有助于我们快速构思、迭代原型、开展概念验证、打造最小可行产品(MVP),并高效推进客户试点项目。”目前,公司已在印度海得拉巴设立一处研发中心。
光速光子亦正筹备美国业务拓展。“我们将在未来三个月内启动美国分支机构。”罗欣表示,硅谷布局旨在更紧密对接客户与生态系统伙伴。
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