（原標題：光芯片，臺積電的豪賭）

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來源：內容編譯自ieee 。

在全光AI數據中心的競爭中，一家巨頭如今押注了另一匹馬。半導體制造巨頭臺積電宣佈，將與桑尼維爾初創公司Avicena合作，生產基於MicroLED的互連產品。該技術是一種務實的嘗試，旨在用光學連接取代電連接，以低成本、節能的方式滿足日益增多的GPU之間通信的迫切需求。

由於大型語言模型及其同類模型的計算需求，人工智能集羣在數據量、帶寬、延遲和速度方面面臨着前所未有的要求。遲早，單個人工智能數據中心機架內連接處理器和內存的銅線必須被光纖取代。“目前，人們迫切希望將光纖連接儘可能地靠近電路板，”臺積電副總裁蔡崇信表示。

Avicena 提供了一種獨特的方法，使用數百個通過成像型光纖連接的藍色MicroLED來傳輸數據。該公司的模塊化LightBundle 平臺避免了激光器及其相關的複雜性問題，這些問題會威脅其他光學芯片的可靠性、成本和功耗。Tsai 說：“這非常另類！”但它非常適合這些短距離應用，而這正是它引人注目之處。

無激光

如今，光纖連接能夠以極高的數據速率在數據中心之間傳輸數十到數百米的海量數據。傳統上，可插拔模塊將光纖連接到機架，並在機架上進行電信號和光信號的轉換。各公司正在努力使用共封裝光學器件(CPO) 來取代這些能效低下的可插拔收發器，CPO 在硅芯片附近執行電光轉換。目前已有用於網絡交換機的商用版本，而原型正在向 GPU邁進。最突出的光學小芯片設計使用激光器和調製器將電子比特編碼到多個光波長上。

然而，基於激光的光互連面臨的主要挑戰在於激光器本身。激光器和光纖連接在可靠性、製造和成本方面造成了巨大的挑戰。此外，一根光纖承載着數十條以多種波長形式存在的 GPU 到交換機鏈路，計算開銷巨大：將每條數據通道傳輸到單獨的物理通道要比事後以電子方式解析一個大通道簡單得多。

這正是Avicena 的用武之地。LightBundle 互連技術並非將多波長激光通過光纖發送，然後將其解析到各個通道，而是通過多芯成像光纖（每條 10 GB/s 數據通道各一根）將數百個藍色 microLED 連接到光電探測器陣列。發射器就像一個微型顯示屏，而探測器則像一個攝像頭。Avicena 首席執行官 Bardia Pezeshki 表示：“我們實現的光互連無需像激光器那樣複雜。”

一條簡單的光纖鏈路，每通道僅需 300 個像素，以 10Gb/s 的速率傳輸，即可延伸超過 10 米的距離，淨傳輸速率高達 3 Tb/s。由於顯示器和攝像頭的分辨率可以達到數百萬像素，因此該技術可以以比銅線更低的功耗和更高的密度擴展到更高的數據速率。

成熟行業

Avicena 吹捧的一大優勢是，他們的技術能夠駕馭LED、攝像頭和顯示器：所有這些領域都已成熟。“與開發新的模塊相比，我們可以更快地根據所需的產量和成本調整方法，”Pezeshki 說道。儘管硅光子學在光互連方面領先了三十年，但他們仍需要開發新的組件，例如環形諧振器和梳狀激光器。“這些東西需要很長時間才能成熟，”他說道。相比之下，LightBundle 互連設計只需對現有的攝像頭和顯示器技術進行微小修改。

這是臺積電簽約爲Avicena的光學芯片生產光電探測器陣列的主要原因之一。蔡崇信表示：“LED已經是一個成熟的行業，有很多消費產品。” LED的功率當然比激光器低——但對於機架內和機架外10米的距離來說，這已經足夠了。蔡崇信說：“它有可能便宜得多，而且本質上有很多冗餘。”

Pezeshki 表示， Avicena 的成果已經“震撼”了硅光子學的潛力。LightBundle 原型已經演示了整個鏈路亞皮焦/比特的能耗，而其他光學方法“難以達到”5皮焦/比特的能耗。

Pezeshki 承認，Avicena 在打造和擴大產品規模方面還有很長的路要走。但他表示：“出色的成果加上成熟的模塊，正在贏得用戶的青睞。”

https://spectrum.ieee.org/microled-optical-chiplet

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