SiPC 2024 | 第六屆硅光產(chǎn)業(yè)論壇平行論壇《硅光算力》圓滿(mǎn)舉辦

  ICC訊 正是杜鵑艷麗紅，菖蒲酒美清尊共。2024年5月17日，由國家信息光電子創(chuàng )新中心、鵬城實(shí)驗室主辦，ICC訊石承辦的第六屆硅光產(chǎn)業(yè)論壇(SiPC 2024)在武漢光谷科技會(huì )展中心圓滿(mǎn)舉辦。5月17日下午平行論壇一《硅光算力》迎來(lái)光迅科技、光子算數、Newport、驛路通、華工正源、武漢芯智光、光梓科技和中科院半導體所等的技術(shù)、市場(chǎng)和投資專(zhuān)家先后發(fā)表專(zhuān)業(yè)的演講報告。本文再回顧精彩的演講瞬間，領(lǐng)略平行論壇的盛況。

硅光算力分論壇會(huì )場(chǎng)

  下午的硅光算力分論壇由中科院半導休所研究員李智勇主持。

林韜 光迅科技數據與接入產(chǎn)業(yè)業(yè)務(wù)部市場(chǎng)總監

  K1  《AI 時(shí)代光互連趨勢和挑戰》

  光迅科技數據與接入產(chǎn)業(yè)業(yè)務(wù)部林韜發(fā)表了主題為《AI 時(shí)代光互連趨勢和挑戰》的演講。林總進(jìn)到，幾乎已經(jīng)成為共識的是，AI成為光模塊增長(cháng)的主要驅動(dòng)力，可以通過(guò)提升“互聯(lián)能力”來(lái)提高“總算力”。

  林總提到目前光互連面對四大瓶頸——帶寬瓶頸（Al大模型對計算的需求量每18個(gè)月提升10倍，推動(dòng)數通光模塊加速向更高速率演進(jìn)）、功耗瓶頸（值得注意的是，光模塊的功耗應該從系統的角度去看，而不是單純從光模塊的角度，比如說(shuō)光模塊功耗降低50%，但其實(shí)整個(gè)系統的功耗只降低了18%）、成本瓶頸（從100G到800G，單Gb成本并未大幅降低；當前單Gb成本>0.5$/Gb（單模）；AI需要更多的高速光模塊，總體成本巨大）、供應瓶頸（單波400G可能會(huì )成為下一步，硅光登上舞臺）。

  關(guān)于A(yíng)I光互連的趨勢，林總認為有三大趨勢——光子集成是必由之路（800G時(shí)代硅光優(yōu)勢初顯；1.6T時(shí)代，硅光和EML齊頭并進(jìn)；3.2T+時(shí)代，光子集成（硅光/鈮酸鋰）是必由之路）、LPO是更經(jīng)濟的選擇、光互連下沉到芯片間互聯(lián)。

  林總特別提到，如果光模塊廠(chǎng)商不能去降低成本的話(huà)，銅互連可能會(huì )進(jìn)一步侵蝕光模塊的市場(chǎng)。在速率提升的同時(shí)，降低成本，與銅更好地PK。

Rayhane Ghane

  K2  《ficonTEC edge cutting technology of SiP Testing and Assembly for Now and Future》

  ficonTEC Business Development Manager Rayhane Ghane發(fā)表了主題為《ficonTEC edge cutting technology of SiP Testing and Assembly for Now and Future》的演講。

  Rayhane主要介紹了ficonTEC的PIC產(chǎn)品和WaferLine測試平臺等方案。

白冰 光子算數董事長(cháng)

  K3  《面向千億參數大模型的光互聯(lián)訓推集群系統》

  光子算數董事長(cháng)白冰發(fā)表了主題為《面向千億參數大模型的光互聯(lián)訓推集群系統》的演講。

  大模型參數量迅速增長(cháng)，對GPU集群計算的能力要求也快速提高，光互連技術(shù)與GPU集群方案的深度融合可有效提升實(shí)際計算效果。本報告介紹基于光互連技術(shù)的GPU板卡、GPU服務(wù)器和GPU集群組網(wǎng)方案，相較傳統集群方案對比計算效果與建設成本優(yōu)勢。

  關(guān)于GPU直接光互連的需求，由于當前GPU互聯(lián)方案為服務(wù)器內卡間互聯(lián)、服務(wù)謂間交換機互聯(lián)，進(jìn)行AI大模型計算時(shí)存在極大傳輸瓶頸，導致實(shí)際算力使用效率僅為40%左右，資源浪費嚴重。因此迫切需要大量GPU板卡（數百至數干張）直接光互聯(lián)的方案。

  白總提到光子的產(chǎn)品能夠為大模型提供高水平算力供給，GZ800板卡-200G RDMA 量產(chǎn)方案是1x 200G光口（基于200G RDMANIC），可以支持點(diǎn)到點(diǎn)直連網(wǎng)絡(luò )拓撲與全互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )拓撲。

  關(guān)于GPU直接光互連的產(chǎn)品化路徑，光子算數能夠提供支持光互聯(lián)的GPU芯片，采用3D光電合封實(shí)現GPU芯片直接出光，提升硬件性能。

泮懷海 Newport 高級應用工程師

  K4  《MKS Solution for Silicon Photonics》

  Newport高級應用工程師泮懷海發(fā)表了主題為《MKS Solution for Silicon Photonics》的演講。

  提高單通道的傳輸速率，或者增加通道數。相比于傳統光模塊而言，會(huì )出現能耗同、帶寬受限的問(wèn)題，此時(shí)采用硅光技術(shù)，把光電的小器件集成到小芯片上，實(shí)現傳統光模塊的光的收發(fā)功能。

  硅光的優(yōu)點(diǎn)：低能耗、小尺寸、高帶寬，未來(lái)的成本也會(huì )降下來(lái)。

  利用硅光技術(shù)制造硅光模塊主要分為四個(gè)步驟：設計、流片、測試和封裝。在封測的過(guò)程中，MKS提供的測試解決方案就可供采用了。

  MKS的芯片測試平臺可以根據場(chǎng)景不同，提供不同的解決方案。泮工詳細介紹了MKS的測試方案，除了封測端的測試，還有耦合端的高精度測試方案等。

郜定山 驛路通科技副總

  K5  《面向 800G/1.6T 硅光引擎技術(shù)》

  驛路通科技副總郜定山發(fā)表了主題為《面向 800G/1.6T 硅光引擎技術(shù)》的演講。

  關(guān)于光通信的未來(lái)展望，郜總人為構建高動(dòng)態(tài)、大帶寬、大規模光網(wǎng)絡(luò )（網(wǎng)絡(luò )網(wǎng)格化，系統數字化，管控智能化，調度協(xié)同化，頻譜寬頻化）、實(shí)現超高集成度的一體化光電模塊（光電器件向小型化、高集成、低功耗、智能化、可編程發(fā)展。光芯合封、光電合封，混合集成、單片集成，BiCMOS，光子晶體、微光子、微納光電、微腔激光器等技術(shù)將為器件集成化演進(jìn)奠定堅實(shí)基礎）、硅光技術(shù)改變高速光模塊行業(yè)（理想的基于硅光的光引擎解決光模塊中幾乎全部的光路問(wèn)題和大部分光電問(wèn)題，剩下的只有數字電路設計問(wèn)題，使光模塊變得簡(jiǎn)單）是趨勢。

  800G/1.6T硅光引擎的關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)是交換機容量增加至51.2TBit/s，硅光子技術(shù)支持小型化光互連并降低功耗，保持帶寬擴展。異質(zhì)集成優(yōu)化電子器件性能，對數據中心互連模塊至關(guān)重要。高度集成光引擎利用2.5D設計，將多種光學(xué)組件集成于一個(gè)芯片，克服空間限制。

  關(guān)于800G硅光引擎技術(shù)解析，郜總提到產(chǎn)品特點(diǎn)如下：

  ·OSFP MSA和CMIS兼容

  ·4x106.25Gbps(53.125GBd PAM4)電接口

  ·4x106.25Gbps(53.125GBd PAM4)光接口

  ·光模塊殼體工作溫度：0℃~ +70℃

  ·3.3V工作電壓

  ·符合RoHS標準(無(wú)鉛)

  邁向1.6T，未來(lái)已來(lái)。人工智能推動(dòng)算力需求，促進(jìn)光模塊產(chǎn)品更新，頭部企業(yè)已提出1.6T光模塊需求。預計2024年進(jìn)行測試和認證，2025年實(shí)現規?；a(chǎn)。

  光模塊作為通信關(guān)鍵部分，其市場(chǎng)需求因AI和云計算的快速發(fā)展而增長(cháng)，推動(dòng)光模塊持續迭代升級。1.6T光模塊提供的高速傳輸能力，每秒可達1.6萬(wàn)億位，滿(mǎn)足AI應用的高帶寬需求，保障數據傳輸和模型部署的高效性。隨著(zhù)大算力應用的增長(cháng)，光模塊正從800G向1.6T發(fā)展。預計1.6T光模塊將在2024年下半年小批量出貨，周期縮短，英偉達、谷歌和亞馬遜可能成為主要客戶(hù)。在理想情況下，英偉達的H100與1.6T光模塊的比例可能達到1:12。

  在數據中心、5G承載網(wǎng)、光傳感等市場(chǎng)方面，也會(huì )為硅光打開(kāi)增長(cháng)空間。數據中心通信速率迅速提升至400G、800G、1.6T，傳統光模塊面臨性?xún)r(jià)比和功耗挑戰，高集成高速硅光芯片因成本和功耗優(yōu)勢成為更佳選擇。例如Intel針對5G前傳市場(chǎng)推出了能在-40℃~85℃工作的100G收發(fā)器，支持10km單模光纖鏈路。

  總體而言，硅光技術(shù)在光傳感領(lǐng)域具有巨大潛力，特別是在自動(dòng)駕駛激光雷達和消費者健康監測診斷應用方面。

華工正源高工

  K6  《算力需求下超高速硅光模塊應用發(fā)展》

  華工正源高工發(fā)表了主題為《算力需求下超高速硅光模塊應用發(fā)展》的演講。

  高工的演講主要介紹了三部分，Al應用下硅光模塊的機會(huì )、華工正源的硅光模塊進(jìn)展和華工正源的硅光平臺介紹。

  提到Al應用下硅光模塊的機會(huì )，高工認為MZM電光調制方案的光子集成芯片具有相對較好的線(xiàn)性，在LPO中有較大優(yōu)勢。而?量子點(diǎn)激光因其絕熱大功率特性，給硅光模塊也帶來(lái)了成本優(yōu)勢。

  生成式AI對算力需求的指數級增長(cháng)給光模塊行業(yè)帶來(lái)了新一輪的增長(cháng)機會(huì )，硅光模塊在此增長(cháng)趨勢中扮演至關(guān)重要的角色（硅光800G/1.6T/3.2T）。

  應對AI對光模塊巨大市場(chǎng)需求，高工表示華工正源已做好充分準備，已成功推出硅光800GLPO產(chǎn)品，并具備商用和批量制造能力。也成功實(shí)現了硅光單波200G，并計劃在今年推出1.6T OSFP光模塊樣品。還成功在硅光平臺上兼容量子點(diǎn)激光器和薄膜鈮酸鋰。華工正源未來(lái)在單波400G也在開(kāi)始積極布局。

付生猛 武漢芯智光聯(lián)總經(jīng)理

  K7  《光電協(xié)同，助力硅光產(chǎn)業(yè)化》

  武漢芯智光聯(lián)總經(jīng)理付生猛發(fā)表了主題為《光電協(xié)同，助力硅光產(chǎn)業(yè)化》的演講。

  硅光高集成度以及低成本優(yōu)勢促成了整個(gè)硅光產(chǎn)業(yè)鏈的成熟和繁榮，應用場(chǎng)景在數通、相干以及激光雷達等領(lǐng)域不斷拓展，支撐LPO、CPO以及Optical I/O等形態(tài)不斷演進(jìn)。目前硅光產(chǎn)業(yè)鏈已完備且成熟，完成了從研究到產(chǎn)業(yè)化的過(guò)度。

  隨著(zhù)AI引爆高速光模塊，硅光也快速增長(cháng)迎來(lái)契機，硅光模塊的優(yōu)勢得以充分體現。

  硅光的高集成度及低成本優(yōu)勢能提升終端客戶(hù)競爭力，是其能夠成功產(chǎn)業(yè)化的原始驅動(dòng)力。目前硅光已經(jīng)形成完整產(chǎn)業(yè)鏈，并成功實(shí)現了商業(yè)上的閉環(huán)。隨著(zhù)硅光應用不斷拓展，除了在通信領(lǐng)域滲透率不斷提升，在傳感以及醫療領(lǐng)域也有不錯前景。數通領(lǐng)域DSP集成模擬前端以及LPO模塊形態(tài)對模擬前端芯片的CMOS實(shí)現以及Peaking靈活可調也提出了挑戰。

  相干領(lǐng)域對模擬前端芯片大擺幅及高帶寬提出挑戰，128G波特電芯片處于迭代優(yōu)化過(guò)程中。而FMCW Lidar對模擬前端芯片也提出高線(xiàn)性度以及高采樣率、高分辨率技術(shù)挑戰，配套的TIA.Driver以及ADC與客戶(hù)處于配合驗證選代優(yōu)化中。

  微環(huán)方案適合CPO以及OpticalI/0場(chǎng)景，微環(huán)波長(cháng)鎖定以及驅動(dòng)非線(xiàn)性補償存在技術(shù)挑戰，當前處于關(guān)鍵技術(shù)研究突破階段。

  只有光電協(xié)同能拓展硅光應用場(chǎng)景、提升方案性能競爭力，而支持硅光技術(shù)持續演進(jìn)，也是硅光產(chǎn)業(yè)化的重要助力。

Dr. Patrick Chiang 光梓科技CTO

  K8  《CMOS based high speed computing ASIC with enhanced low power embedded memory structures》

  光梓科技 CTO Dr. Patrick Chiang發(fā)表了主題為《CMOS based high speed computing ASIC with enhanced low power embedded memory structures》的演講。

  Dr. Patrick主要介紹了光梓科技在高速光傳輸和高速光通信兩大產(chǎn)品系列。在高速光通訊市場(chǎng)，光梓科技也推出了一系列產(chǎn)品參數優(yōu)異的模擬芯片產(chǎn)品。

李智勇 中科院半導體所研究員

  K9  《算力驅動(dòng)高效率納米光波導端面耦合技術(shù)新進(jìn)展》

  中科院半導體所研究員李智勇發(fā)表了主題為《算力驅動(dòng)高效率納米光波導端面耦合技術(shù)新進(jìn)展》的演講。

  通用人工智能、高性能計算等應用的接口和互連帶寬增長(cháng)，推動(dòng)硅光芯片邁入全球矚目的發(fā)展階段。其中一項非常重要技術(shù)挑戰就是高效率端面耦合技術(shù)，針對密集的光纖、光源、探測等應用要求，必須深入探索并持續發(fā)展納米光波導，適應光模塊微型化、光引擎集成化、光電共封裝等技術(shù)演進(jìn)的迫切需求。

  李老師講到算力需求驅動(dòng)了數據接口的發(fā)展，新的應用促使全球數據快速增長(cháng)。而光接口又呈現互連與通信的趨勢，算力系統中（光）模塊的數據帶寬倍速增長(cháng)，亟需提升（光）模塊的數據密度、（光纖）通道的數量密度。

  李老師分析了三大類(lèi)型的光波導耦合，分析了現有耦合方案的優(yōu)劣勢，以及課題組試驗的數據結果等。

  最后，李老師也對趨勢進(jìn)行了分析。隨著(zhù)接口和互連帶寬增長(cháng)，推動(dòng)硅光芯片邁入全球矚目的發(fā)展階段。針對密集的光纖、光源、監測等應用要求，重要挑戰之一就是高效率納米光波導端面耦合技術(shù)。而持續發(fā)展高效率耦合技術(shù)，也需要適應光模塊微型化（010）、光電共封裝（CPO）等的迫切需求。

  五月榴花妖艷烘，綠楊帶雨垂垂重。再次感謝參會(huì )嘉賓的到場(chǎng)支持，也十分感謝贊助/支持單位武漢光安倫光電技術(shù)有限公司、深圳逍遙科技有限公司、ficonTEC、Newport、武漢驛路通科技股份有限公司、杭州大和熱磁電子有限公司、2024中國光谷·光電子信息產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新發(fā)展大會(huì )（光電產(chǎn)業(yè)大會(huì )）和武漢意桐光電科技有限公司對本次硅光論壇的大力支持！下次ICC訊石會(huì )上再見(jiàn)。