下一代AI算力“革命性技术”，台积电押注“硅光芯片”，芯片业“弯道超车”的机会出现了？

华尔街见闻2023-09-17

摩尔定律失效在即，硅光技术凭借其在高传输速率、高能效比、超低延迟等方面的突出优势，正成为半导体领域竞争的另一条赛道。全球最大芯片制造商台积电正在大举押注新兴半导体领域——硅光芯片。据媒体报道，台积电已组建了一支约200人的研发团队，瞄准明年即将到来的硅光子超高速芯片商机；该公司不仅正在积极推进硅光子技术，还在与博通和英伟达等大客户进行谈判，共同开发以该技术为中心的应用。报道称，此次合作旨在生产...

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欲穷千里目
2023-09-17
欲穷千里目
硅光芯片是通过光实现互联吗？是什么光？镭射光吗？如果遇到恶劣天气或强大阻碍会影响使用效能吗？我们知道波能穿越墙体等障碍物，光也能吗？如果仍然有很多外部条件限制能在短期内进入推广应用吗？

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Technologies，这是英伟达史上最大规模的一笔收购交易。华为多年来也在一直投资开发硅光技术，包括在英国剑桥建立了一个研发基地。纵观硅光子在全球的发展情况，美国是硅光子最先兴起的，也是目前发展最超前的国家。中国真正开始大规模研究硅光子是在2010年左右，之前多为学术上的研究，起步晚导致中国在硅光子的产品化进程上不如美国。但中国对于硅光子技术研发方面人才和资金的大规模投入，使得国内硅光产业与国外差距并没有十年之久。2017年中国的硅光产业迎来快速发展。从产业链进展看，全球硅光产业链已经逐渐成熟，从基础研发到商业应用的各个环节均有代表性的企业。其中以英特尔、思科、Inphi为代表的美国企业占据了硅光芯片和模块出货量的大部分，成为业内领头羊。国内厂商主要有中际旭创、熹联光芯、华工科技、新易盛、光迅科技、博创科技、华为、亨通光电等。虽然国产厂商进入该领域较晚，市场份额相对较小，但是通过近年来在技术上的快速追赶，国产厂商与国外厂商在技术上的差距已经在逐步缩小。硅光的应用场景光通信领域是硅光芯片的主要应用场景。目前，产业内已基本建立了面向数据中心、光纤传输、5G承载网、光接入等市场的系列硅光通信产品解决方案，其中数据中心光通信是硅光的最大市场，微软的内部数据中心互连有超过40%是基于硅光芯片实现。数据中心场景下，CSP和云提供商（诸如Facebook、Apple、腾讯等）正转向大规模数据中心，Capex支出持续提升以支持客户的高带宽需求，通信速率正由100、200G向400G、800G、1.6T、3.2T迭代，而且迭代周期持续缩短。在此背景下，传统的可插拔光模块在性价比及功耗方面已然“捉襟见肘”，而高集成高速硅光芯片由于在潜在降价空间与功耗方面有明显优势，则成为更优越的选项。业界分析，高速数据传输目前仍采用可插拔光学元件，随着传输速度快速发展并进入800G时代，以及未来进入1.6T至3.2T等更高传输速率，功率损耗、散热管理将会是最大难题。半导体业界提出的方案是，将硅光子光学元件及交换器特殊应用芯片（ASIC），通过CPO封装技术整合为单一模组。此方案已开始获得微软、Meta等大厂采用，并应用于新一代网络架构。不过，即便CPO技术有望很快量产，但初期生产成本仍偏高。随着先进制程推进到3nm节点，AI运算将推动高速传输的需求，并进一步带动高速网络架构重整，预计未来CPO技术将不可或缺，2025年之后将大量进入市场。此外，在5G承载网市场中，5G前传（电信侧光模块）是硅光技术的又一市场增长点，英特尔已针对5G前传发布具有扩展工作温度范围的100G收发器，支持在-40℃~85℃的工作温度范围内通过单模光纤实现10km链路。虽然渗透率的节奏很难有明确判断，但硅光趋势的确定性毋庸置疑。英特尔作为硅光领域的带头企业，已然抢占硅光通信40%以上的市场份额；Cisco、Marvell、博通等通信光模块头部企业则基于并购模式布局硅光模块业务；国内企业中，华为（海思）、海信宽带（Hisense）、旭创科技（Innolignt）、亨通光电、光迅科技（Accelink）等光模块厂商陆续推出硅光通信模块，旭创科技成立硅光业务事业部并且发展迅速，亨通光电则与英国洛克利公司（Rockley Photonics）合资成立“亨通洛克利”来布局硅光产品。此外，诸如熹联光芯、赛勒光电、羲禾科技、雨数光科等大批创业企业也纷纷涌入硅光赛道，但目前尚待高速率通信应用市场成熟，尤其是1.6T等更高速率光模块市场高速发展。光传感领域——应用场景众多且迭代迅速，硅光发展潜力巨大。现阶段来看，面向自动驾驶的激光雷达硅光芯片以及面向消费者健康监测及诊断的硅光芯片将是重要增长点。随着摩尔定律的失效，光计算与硅光概念同时被关注。短期内，片间光互连、片上光互连将是算力提升方向最先商业化成功的应用。目前，英特尔数据中心已采用片间光互连提高计算效能，英伟达也将与Ayar Labs合作将光学I/O应用于AI/HPC架构。Ayar Lab是光互连赛道的主要创业公司，持续融资已超过2亿美元，B轮估值为11.375亿美元，C轮估值估计已超过20亿美元，投资方包括Intel、NVIDIA、Global Foundries等。据报道，光计算创业企业曦智科技在今年8月举行的2023全球闪存峰会(FMS)上，推出了首款适用PCIe和CXL协议的数据中心光互连硬件产品——Photowave，并现场演示了内存扩展光互连解决方案。此外，光量子计算本质也属于光计算范畴，但光量子计算落地周期乐观预计仍需5~10年左右，短期内无法拉动硅光产业的发展。行业人士分析称，硅光产业是大势所趋，应用场景侧的市场空间潜力令人激动，但回归制造业本质，硅光产业的基础是硅光生态，若要推动万亿产业市场的落地，不仅需要应用侧的拉动，更需要底层工艺生态的建设。目前硅光产业面临的关键问题，在于工艺平台尚不成熟、硅基有源器件难以实现以及纳米尺寸硅光技术路径尚未收敛等等，尤其是工艺平台的建设至关重要。","kind":null,"is_publish_news":true,"is_publish_highlight":true,"is_publish_live":null,"is_publish_wemedia":null,"editions":null,"column":"","sentiment":"0","news_tag":"","news_rank":0,"symbols":[],"gpt_button":1},"commentList":[{"id":220936617869312,"gmtCreate":1694960859839,"gmtModify":1694960861470,"author":{"id":"50887377119176","authorId":"50887377119176","name":"欲穷千里目","avatar":"https://static.laohu8.com/758b9b8084e47c4174126c3cfadb79af","vip":1,"hat":"https://static.tigerbbs.com/0a8758340a08196056f8bc1e54805193","crmLevel":3,"crmLevelSwitch":1},"htmlText":"硅光芯片是通过光实现互联吗？是什么光？镭射光吗？如果遇到恶劣天气或强大阻碍会影响使用效能吗？我们知道波能穿越墙体等障碍物，光也能吗？如果仍然有很多外部条件限制能在短期内进入推广应用吗？","listText":"硅光芯片是通过光实现互联吗？是什么光？镭射光吗？如果遇到恶劣天气或强大阻碍会影响使用效能吗？我们知道波能穿越墙体等障碍物，光也能吗？如果仍然有很多外部条件限制能在短期内进入推广应用吗？","text":"硅光芯片是通过光实现互联吗？是什么光？镭射光吗？如果遇到恶劣天气或强大阻碍会影响使用效能吗？我们知道波能穿越墙体等障碍物，光也能吗？如果仍然有很多外部条件限制能在短期内进入推广应用吗？","images":[],"top":1,"highlighted":1,"essential":1,"paper":1,"likeSize":1,"commentSize":0,"repostSize":0,"link":"https://laohu8.com/post/220936617869312","repostId":1118430673,"repostType":2,"isVote":1,"likeStatus":false,"favoriteStatus":false,"reportStatus":false,"tweetType":1,"langContent":"CN"}],"isCommentEnd":false,"newsSizeData":{"likeSize":1,"commentSize":1,"repostSize":1,"favoriteSize":0,"likeStatus":false,"favoriteStatus":false},"APP":{"userAgent":"Mozilla/5.0 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