格罗方德(GlobalFoundries)预计将成为首家推出支持光计算互连多源协议(OCI MSA)硅芯片的制造商。该协议是一项开放标准,旨在使人工智能数据中心运营商能够连接来自不同供应商的GPU。格罗方德高级研究员维卡斯·古普塔(Vikas Gupta)向《电子工程时报》表示,公司已设定关键里程碑,相关硅芯片量产有望最早于2027年启动。
OCI MSA于今年3月发布,参与方包括AMD、博通、Meta、微软、英伟达及OpenAI等头部AI企业。该联盟致力于构建由超大规模数据中心驱动的多厂商供应链体系,以实现光互连扩展架构的规模化部署。此举部分目的在于应对潜在的GPU供应短缺风险。
古普塔指出:“OCI MSA是业界首次尝试为扩展网络制定统一标准。过去这一领域可谓‘蛮荒西部’,各家公司各自开发专属协议。我们的硅光子技术已完全适配OCI MSA协议,并具备完整的封装系统,客户可据此快速构建基于OCI MSA的整套系统——这对行业而言是显著提速的关键一步。”
扩展网络(scale-up network)指在数据中心机架内部将多个GPU直接互联,使其共享内存资源,从而将多个处理器整合为一个虚拟GPU单元。OCI MSA允许超大规模数据中心将高端处理器单元(XPU)与高端扩展交换芯片通过统一的光学物理层解耦,使计算与光器件更紧密集成。联盟成员在声明中强调,该标准将推动从铜缆互连向光互连架构迁移,有效突破铜互连在速度与功耗方面的瓶颈。
古普塔透露:“目前已有客户正在推进OCI MSA项目,今年我们将交付首批硅片样品。”他进一步解释,该协议也是对“供应商锁定”风险的主动规避策略:“我们不希望被单一供应商束缚;一旦其产能受限,整个供应链将陷入被动。”
行业分析师普拉卡什·桑加姆(Prakash Sangam)认为,亚马逊、谷歌等超大规模数据中心运营商率先在其自有服务中混合采用不同厂商产品,将是该标准初期的主要商业机会。由于需求端与供应端均给予广泛支持,其市场潜力“极为巨大”。他同时指出,其他晶圆厂也将跟进支持OCI MSA:“三星与英特尔将不得不加入;台积电虽已有COUPE方案,但若其核心客户英伟达与博通——作为联盟创始成员——坚持采用OCI MSA,台积电亦可较轻松地满足该规范要求。”
OCI MSA将与现有专有标准展开竞争,例如英伟达的NVLink及AMD的UALink。
横向扩展与纵向扩展并行推进
古普塔表示,格罗方德正同步推进光互连的纵向扩展(scale-up)与横向扩展(scale-out)技术。“我们正在研发高速调制器,单通道速率可达400 Gbps。”他解释道,横向扩展指通过增加服务器数量来提升分布式系统的处理能力。
关于横向扩展中的关键材料挑战,古普塔指出:“业内普遍认为,当单通道速率超过200 Gbps后,硅基调制器将面临性能极限。目前行业热议采用薄膜铌酸锂(TFLN)或钛酸钡等新材料。但在探索这些材料的同时,我们也在硅基调制器上取得良好进展。”他补充道,TFLN与钛酸钡难以与硅光子平台集成,“若能再将硅基方案延续一代,即可推迟系统复杂性升级的时间窗口。”
性能超越标准本身
格罗方德宣称,其Scale技术(硅光子共封装先进光源引擎)在至少两方面优于OCI MSA标准。OCI依赖密集波分复用(DWDM),第一代规范规定每根光纤使用4个波长(lambda)。
“已有客户利用我们的技术成功演示了单纤16波长传输——远超MSA要求。所有调制器当前均已支持100 Gbps速率。其次,我们的光纤耦合系统具备宽带特性,插入损耗在整个粗波分复用(CWDM)带宽范围内保持平坦。”古普塔强调。
尽管CWDM与DWDM均可通过在同一根光纤上传输多路不同波长光信号来提升容量,但前者适用于短距网络,后者更适合长距离、高容量场景。格罗方德同时兼容CWDM与DWDM标准。
古普塔进一步说明:“竞争对手的插入损耗呈抛物线型分布,仅在特定波长处达到最优,需配置多个光栅耦合器或光纤耦合器。而我们开发的系统在全CWDM波段内插入损耗平坦稳定,因此即使增加波长数量,也无需更换光纤耦合系统。”
先进封装能力支撑技术落地
为支持Scale技术,格罗方德持续投入先进封装研发。“已有客户开展芯片堆叠应用,我们的技术从底层设计即充分考虑了客户对先进封装的需求。此前已开发专用焊盘结构,支持通过硅通孔(TSV)将EIC(电子集成电路)与光子集成电路互联。无论客户选择有机基板还是硅中介层方案,我们提供的凸点节距均可满足两种应用场景。”
桑加姆指出,随着互连速率突破200 Gbps,光互连替代铜缆已成为必然趋势:“2027至2028年将是共封装光学(CPO)真正落地的关键期。CPO正日益成为扩展网络的首选方案,而OCI MSA正是实现该目标的重要里程碑。”
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