AI丛集规模大扩张,GPU/HBM间的资料搬移迫切实现低延迟、高频宽、低功耗互连,Micro LED CPO将在辉达Feynman GPU三.二T超高速互连架构世代扮演要角。
【文/林丽雪】
台北国际电脑展(Computex 2026)开展,CPO光互连技术成为展场技术重点之一,而随著生成式AI驱动高速光通讯需求急速攀升,目前虽然大型AI资料中心仍大量倚赖铜缆与可插拔光模组架构进行讯号传输,然当交换器速度从八○○G进入一.六T、三.二T之后,铜线不管在讯号衰减、功耗、EMI干扰与散热的物理极限开始浮现,尤其当AI丛集规模持续大幅扩张后,GPU之间的资料搬移必须能实现低延迟、高频宽、低功耗地互连,因此,未来光通讯全面往CPO方向移动,已成为全球CSP、GPU与交换器大厂现阶段技术开发的重中之重。
Micro LED融入COUPE制程
台积电(2330)日前举办技术论坛,亦揭露旗下紧凑型通用光子引擎(Compact Universal Photonic Engine; COUPE)技术将加速整合共同封装光学(CPO)解决方案,COUPE是台积电结合矽光子、SoIC与共同封装光学的光子引擎平台,目标是降低AI资料中心晶片间传输的功耗与延迟,从可插拔光学模组到目前Blackwell进阶版系列采用靠近处理器的CoWoS中介层,开发出一一五.二T总频宽的CPO交换器,到预计明年第一季推出的Rubin Ultra系列在处理器及GPU内部的极近距离完成光学局部矽连接,COUPE平台技术演进在过去一段时间加速演进。
COUPE光子引擎平台是AI资料中心架构进入光电融合互连的重要推手,下一阶段,台积电将戮力推进实现记忆体与Compute Fabric全光互连的新世代,以因应辉达Feynman GPU架构的落地,该架构核心将全面导入三.二T(每通道四○○G)的超高速互连与CPO架构,Micro LED CPO亦将登场,融入台积电COUPE制程内。
为因应三.二T的全光互连实现到来,据了解,全球Micro LED相关供应链已经全面动起来,磨刀霍霍卡位新世代光通讯商机,在全球Micro LED技术开发处于前沿的富采光电董事长范进雍即直言,「会做光通讯,不是我们想做,是市场有这样的需求,我们努力配合开发」,几句话透露,Micro LED应用在光通讯即将是现实。
Micro LED因能耗仅为1-2 pJ/bit(每位元皮焦耳),且具有10-10低位元错误率(BER),TrendForce研究认为,Micro LED有望在垂直扩展(Scale-Up)的资料中心网路中,与AEC(主动式电缆)、VCSEL NPO(垂直共振腔面射型雷射近封装光学)并列机柜内(Intra-Rack)的三大短距高速传输方案。尤其在资料中心十公尺内短距离高速传输应用上,适合用于CPO以及主动式光缆(AOC)高速互连,且相较于其他光通讯光源方案,Micro LED还具备高温稳定性、长达三万小时的寿命等多项优势,可大幅降低资料中心传输用电量与散热需求,当三.二T超高互连架构时代来临,Micro LED将在AI资料中心高密度、高效率传输环境中发挥极高潜力及角色。
实现多通道极宽频道传输
目前Nvidia已提出其矽光子CPO规格目标,包括低能耗(0.5Tbps/mm2),以及高信赖性,即低于10 FIT(10 Failure in Time,十亿小时低于一次的故障率)。在此背景下,Micro LED CPO技术展现独特优势,透过整合五○微米以下的晶片尺寸与CMOS驱动电路,达成仅1~2pJ/bit的能耗,可理想应用在Scale-Up的资料中心网路。
再者,与传统雷射技术追求单通道速度提升到一○○Gbps不同,Micro LED的策略是在极小面积内塞入更多单元,如在一平方毫米的晶片中,放进八○○颗三五微米大小、每颗二Gbps频宽的Micro LED,就可稳定提供一.六Tbps等级的高频宽传输;或在同样大小的晶片中,放进一六○○颗二五微米大小的Micro LED,就可在每平方毫米中取得三.二Tbps的极高频宽传输,透过LED蓝、绿光的并行排列,可以提升频宽,并能透过多波长或多通道的空间分割,增加资料的吞吐量。(全文未完)
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