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CPO的下一步,輝達把“光”塞進了矽中介層

RexAA
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輝達在 SEMICON West 2026 展示前瞻性 OOI 技術,將光學引擎直接移至矽中介層,試圖將關鍵結構從 100 毫米壓縮至 8 毫米,以極致降低能耗並提升頻寬。目前輝達已量產 Spectrum-X 等 CPO 產品並建立包含台積電、鴻海在內的完整生態鏈。未來規劃在 2028 年量產的 Feynman 平台中整合 A16 製程與 CPO 技術,目標將系統總頻寬推向 PB/s 等級,重新定義 AI 晶片的封裝邊界。

在近期於美國舊金山舉行的SEMICON West 2026上,輝達首席研究科學家Nikola Nedovic發佈了題為《下一代AI的光學整合》的演講,首次公開展示了名為OOI(Optics-on-Interposer,矽中介層光學)的下一代共封裝光學(CPO)技術原型。該方案將光學引擎從有機基板移至承載GPU的矽中介層上,旨在大幅提升頻寬密度並降低功耗。同時,輝達還演示了8波長DWDM(密集波分復用)技術,單根光纖可實現256 Gb/s傳輸。


OOI的核心:把有機基板從訊號路徑中拿掉

當前量產的CPO方案已將光學引擎從可插拔光模組拉近至交換晶片旁,即放置於有機基板或多晶片模組(MCM)上,但訊號仍需從晶片經過中介層、再穿過有機基板才能抵達光學引擎。OOI的邏輯更為激進:將光學引擎直接放置在中介層上,電訊號完全在中介層內部以短距離、細間距的互連走線傳輸,參照的正是GPU與HBM目前極度靠近的封裝思路。

根據輝達展示的200T ASIC封裝對比示意圖,傳統有機基板方案的光學元件分佈範圍長達100毫米,而OOI將關鍵結構壓縮至僅8毫米的中介層區域內。移除有機基板帶來的直接收益是頻寬密度的顯著提升和能耗的下降。

輝達在演講中特別提及了微凸塊(Microbump)與低電容介面的整合應用,用以緩解GPU與交換機之間在AI系統擴展時面臨的傳輸瓶頸。

除OOI外,輝達還展示了尚處研究階段的DWDM(密集波分復用)技術。在真機演示中,DWDM利用8個不同波長的光訊號,每個波長承載32 Gb/s資料,最終在單根光纖上實現256 Gb/s的聚合頻寬。該技術的目的在於進一步搾取每一根光纖的傳輸容量,為未來超大規模AI叢集的光互連提供更經濟的每位元成本。

不過,目前這兩項技術均未進入量產。Nedovic在演講中也表示:“我們正在為未來產品提出並評估技術,同時解決阻礙其商業化的各項挑戰。”

輝達的CPO版圖

OOI研究並非孤立項目,它建立在輝達已落地的CPO產品線之上。目前輝達已有兩款量產的CPO產品:Quantum-X Photonics用於InfiniBand網路,連接基於Blackwell Ultra的GB300 NVL72機架;Spectrum-X Photonics則用於乙太網路交換機,服務於Vera Rubin平台。

2026年8月14日,輝達宣佈全球首款200G/lane CPO乙太網路交換機系統Spectrum-X Ethernet Photonics全面量產,該產品基於Spectrum-6交換ASIC,Spectrum-X乙太網路光子方案將矽光子器件與交換晶片直接整合,可提供102.4 Tb/s交換容量,相比傳統可插拔方案功耗降低80%。

CPO生態夥伴方面,Coherent、Lumentum、住友電工主要供應雷射晶片及相元件;天孚通訊提供雷射器模組子元件組裝;台積電提供提供COUPE矽光子封裝技術,負責EIC與PIC的整合;矽品完成封裝測試;康寧、Senko等提供光纖及連接元件;最後由鴻海(Foxconn)完成系統整合;首批客戶包括CoreWeave、Lambda、甲骨文。

根據輝達GTC 2026披露的路線圖,其下一代Feynman平台將整合NVLink 8 CPO與Spectrum 7 204T CPO,NVLink域從Rubin世代的NVL144擴展至NVL1152。供應鏈消息稱,Feynman GPU預計採用台積電A16(1.6nm)製程,2028年下半年量產,CPO光互連被視為將系統總頻寬從Rubin Ultra的520 TB/s推向PB/s等級的關鍵手段。

從技術演進來看,輝達當前量產的Spectrum-X/Quantum-X解決了“光引擎靠近晶片”的問題;OOI研究則直接把光學引擎放進中介層。如果OOI最終走向產品化,AI晶片的封裝邊界將被重新定義,電訊號在封裝內的傳輸距離被壓縮到極限。但這一構想能否跨越散熱、良率與可維護性的工程門檻,仍有待觀察。(芯智訊)