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

  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)在武漢光谷科技會展中心圓滿舉辦。5月17日下午平行論壇一《硅光算力》迎來光迅科技、光子算數(shù)、Newport、驛路通、華工正源、武漢芯智光、光梓科技和中科院半導(dǎo)體所等的技術(shù)、市場和投資專家先后發(fā)表專業(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。

硅光算力分論壇會場

  下午的硅光算力分論壇由中科院半導(dǎo)休所研究員李智勇主持。

林韜 光迅科技數(shù)據(jù)與接入產(chǎn)業(yè)業(yè)務(wù)部市場總監(jiān)

  K1  《AI 時代光互連趨勢和挑戰(zhàn)》

  光迅科技數(shù)據(jù)與接入產(chǎn)業(yè)業(yè)務(wù)部林韜發(fā)表了主題為《AI 時代光互連趨勢和挑戰(zhàn)》的演講。林總進(jìn)到，幾乎已經(jīng)成為共識的是，AI成為光模塊增長的主要驅(qū)動力，可以通過提升“互聯(lián)能力”來提高“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個月提升10倍，推動數(shù)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(yīng)該從系統(tǒng)的角度去看，而不是單純從光模塊的角度，比如說光模塊功耗降低50%，但其實(shí)整個系統(tǒng)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(dāng)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(yīng)瓶頸（單波400G可能會成為下一步，硅光登上舞臺）。

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

  林總特別提到，如果光模塊廠商不能去降低成本的話，銅互連可能會進(jìn)一步侵蝕光模塊的市場。在速率提升的同時，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(shù)董事長

  K3  《面向千億參數(shù)大模型的光互聯(lián)訓(xùn)推集群系統(tǒng)》

  光子算數(shù)董事長白冰發(fā)表了主題為《面向千億參數(shù)大模型的光互聯(lián)訓(xùn)推集群系統(tǒng)》的演講。

  大模型參數(shù)量迅速增長，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(tǒng)集群方案對比計算效果與建設(shè)成本優(yōu)勢。

  關(guān)于GPU直接光互連的需求，由于當(dāng)前GPU互聯(lián)方案為服務(wù)器內(nèi)卡間互聯(lián)、服務(wù)謂間交換機(jī)互聯(lián)，進(jìn)行AI大模型計算時存在極大傳輸瓶頸，導(dǎo)致實(shí)際算力使用效率僅為40%左右，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。因此迫切需要大量GPU板卡（數(shù)百至數(shù)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?fù)渑c全互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?

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

泮懷海 Newport 高級應(yīng)用工程師

  K4  《MKS Solution for Silicon Photonics》

  Newport高級應(yīng)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(shù)。相比于傳統(tǒng)光模塊而言，會出現(xiàn)能耗同、帶寬受限的問題，此時采用硅光技術(shù)，把光電的小器件集成到小芯片上，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)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，未來的成本也會降下來。

  利用硅光技術(shù)制造硅光模塊主要分為四個步驟：設(shè)計、流片、測試和封裝。在封測的過程中，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(jù)場景不同，提供不同的解決方案。泮工詳細(xì)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)于光通信的未來展望，郜總?cè)藶闃?gòu)建高動態(tài)、大帶寬、大規(guī)模光網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)格化，系統(tǒng)數(shù)字化，管控智能化，調(diào)度協(xié)同化，頻譜寬頻化）、實(shí)現(xiàn)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(chǔ)）、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題和大部分光電問題，剩下的只有數(shù)字電路設(shè)計問題，使光模塊變得簡單）是趨勢。

  800G/1.6T硅光引擎的關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)是交換機(jī)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(kuò)展。異質(zhì)集成優(yōu)化電子器件性能，對數(shù)據(jù)中心互連模塊至關(guān)重要。高度集成光引擎利用2.5D設(shè)計，將多種光學(xué)組件集成于一個芯片，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(biāo)準(zhǔn)(無鉛)

  邁向1.6T，未來已來。人工智能推動算力需求，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(yù)計2024年進(jìn)行測試和認(rèn)證，2025年實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。

  光模塊作為通信關(guān)鍵部分，其市場需求因AI和云計算的快速發(fā)展而增長，推動光模塊持續(xù)迭代升級。1.6T光模塊提供的高速傳輸能力，每秒可達(dá)1.6萬億位，滿足AI應(yīng)用的高帶寬需求，保障數(shù)據(jù)傳輸和模型部署的高效性。隨著大算力應(yīng)用的增長，光模塊正從800G向1.6T發(fā)展。預(yù)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(dá)、谷歌和亞馬遜可能成為主要客戶。在理想情況下，英偉達(dá)的H100與1.6T光模塊的比例可能達(dá)到1:12。

  在數(shù)據(jù)中心、5G承載網(wǎng)、光傳感等市場方面，也會為硅光打開增長空間。數(shù)據(jù)中心通信速率迅速提升至400G、800G、1.6T，傳統(tǒng)光模塊面臨性價比和功耗挑戰(zhàn)，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，特別是在自動駕駛激光雷達(dá)和消費(fèi)者健康監(jiān)測診斷應(yīng)用方面。

華工正源高工

  K6  《算力需求下超高速硅光模塊應(yīng)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(yīng)用發(fā)展》的演講。

  高工的演講主要介紹了三部分，Al應(yīng)用下硅光模塊的機(jī)會、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(yīng)用下硅光模塊的機(jī)會，高工認(rèn)為MZM電光調(diào)制方案的光子集成芯片具有相對較好的線性，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，給硅光模塊也帶來了成本優(yōu)勢。

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

  應(yīng)對AI對光模塊巨大市場需求，高工表示華工正源已做好充分準(zhǔn)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(xiàn)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。華工正源未來在單波400G也在開始積極布局。

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)勢促成了整個硅光產(chǎn)業(yè)鏈的成熟和繁榮，應(yīng)用場景在數(shù)通、相干以及激光雷達(dá)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)化的過度。

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

  硅光的高集成度及低成本優(yōu)勢能提升終端客戶競爭力，是其能夠成功產(chǎn)業(yè)化的原始驅(qū)動力。目前硅光已經(jīng)形成完整產(chǎn)業(yè)鏈，并成功實(shí)現(xiàn)了商業(yè)上的閉環(huán)。隨著硅光應(yīng)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(yī)療領(lǐng)域也有不錯前景。數(shù)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(xiàn)以及Peaking靈活可調(diào)也提出了挑戰(zhàn)。

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

  微環(huán)方案適合CPO以及OpticalI/0場景，微環(huán)波長鎖定以及驅(qū)動非線性補(bǔ)償存在技術(shù)挑戰(zhàn)，當(dāng)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(yīng)用場景、提升方案性能競爭力，而支持硅光技術(shù)持續(xù)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，光梓科技也推出了一系列產(chǎn)品參數(shù)優(yōu)異的模擬芯片產(chǎn)品。

李智勇 中科院半導(dǎo)體所研究員

  K9  《算力驅(qū)動高效率納米光波導(dǎo)端面耦合技術(shù)新進(jìn)展》

  中科院半導(dǎo)體所研究員李智勇發(fā)表了主題為《算力驅(qū)動高效率納米光波導(dǎo)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(yīng)用的接口和互連帶寬增長，推動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(zhàn)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(yīng)用要求，必須深入探索并持續(xù)發(fā)展納米光波導(dǎo)，適應(yīng)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(qū)動了數(shù)據(jù)接口的發(fā)展，新的應(yīng)用促使全球數(shù)據(jù)快速增長。而光接口又呈現(xiàn)互連與通信的趨勢，算力系統(tǒng)中（光）模塊的數(shù)據(jù)帶寬倍速增長，亟需提升（光）模塊的數(shù)據(jù)密度、（光纖）通道的數(shù)量密度。

  李老師分析了三大類型的光波導(dǎo)耦合，分析了現(xiàn)有耦合方案的優(yōu)劣勢，以及課題組試驗的數(shù)據(jù)結(jié)果等。

  最后，李老師也對趨勢進(jìn)行了分析。隨著接口和互連帶寬增長，推動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(jiān)測等應(yīng)用要求，重要挑戰(zhàn)之一就是高效率納米光波導(dǎo)端面耦合技術(shù)。而持續(xù)發(fā)展高效率耦合技術(shù)，也需要適應(yīng)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。再次感謝參會嘉賓的到場支持，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（光電產(chǎn)業(yè)大會）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訊石會上再見。