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光芯片领域未来必将崛起明星企业

2026-08-21
379次

在未来,光芯片领域是否会涌现出一家如同“英伟达”般的公司?答案是肯定的。8月18日,在深圳创新发展研究院等机构举行的科技创新院士报告活动上,中国工程院外籍院士、博升光电创始人常瑞华表示:“会的,绝对会有这样的公司出现。”她认为,人工智能算力的竞争进入了下半场,关键在于互联能力的提升,因为GPU并不是单独作战,真正的大型模型训练需要成百上千甚至上万颗GPU的协作,而互联本身已成为计算体系的重要组成部分。

常瑞华在1989年前后于美国贝尔通信研究公司研发了VCSEL(垂直腔面发射激光器),这是一种从芯片表面垂直发光的半导体激光器。2019年,她在深圳创办了博升光电,依然坚持围绕这一技术进行发展。随着AI训练集群从成千上万块GPU快速扩展,光的应用必然向芯片更靠近,而VCSEL在这一点上独具优势。

她指出,衡量AI算力不仅要看GPU的数量和性能,更关键的是这些GPU之间的协同效率。以英伟达的NVL72系统为例,这个系统集成了72个Blackwell GPU和36个Grace CPU,还配备了18个NVSwitch,整个系统需要通过高速互联来形成一个大的计算域,实现高效的协作。随着对大规模模型训练的需求日益增加,通信带宽的需求已经远超传统单机的承载能力。

在国内,华为展示的Atlas 950 SuperPod已经将1024颗AI加速器集成到了一个统一的计算系统中。常瑞华认为,这一数字背后反映出的趋势更为重要,协同工作计算节点中AI处理器的数量正在急剧上升。更多的处理器意味着更高的互联需求,Scale-up(节点内高带宽扩展)和Scale-out(节点间扩展)是数据中心互联架构中的两个重要概念,她指出,在如今的AI时代,Scale-up的重要性显著提升,光的应用亦需逐渐向芯片靠近。

然而,这一转变也带来了压力。常瑞华提到,随着GPU数量的增加,AI系统需要的光链路数量可能是传统数据中心的十倍,每个通道的速率也在从53Gbps提升至106Gbps、212Gbps。虽然光适合高速传输,但如果仍然采用传统的可插拔光模块,系统的功耗和成本将显著上升。而且,随着高速信号的不断发展,铜的边界正在被迫向后推移。以往很多交换设备放在机架顶端,铜线传输距离短,但当速率提升,信号损耗问题将更加严重,因此系统架构需要围绕铜互联的距离进行重新设计。

新的光互联架构开始出现,传统的可插拔光模块往往距离交换ASIC或GPU还有相当远的距离。为了弥补这一电互联的损耗,往往需要引入DSP等电子芯片,而这些有效地增加了功耗、成本及热量。近封装光学(NPO)和共封装光学(CPO)正是为解决这一问题而研发的新技术路径。NPO通过将光引擎放置在靠近交换芯片的地方来减少距离,而CPO则将光引擎和交换芯片置于同一封装,旨在缩短电信号传输的路径,尽早实现光的数据传输。

尽管CPO具有更高的集成度,但在封装、散热、良率等方面要求极高,一旦光学部分出现问题,维护成本就会大幅上升。相比之下,NPO则更为温和,将光引擎放置在同一印刷电路板上,工程可行性更强,成为行业内许多企业的过渡方案。常瑞华认为这两种架构都将发挥重要作用,各自适应不同的应用场景。

综上所述,光通信正在逐步从大范围的数据中心间连接向机架内部以及GPU封装内的应用发展,传统光通信的市场格局正在发生改变。不过,面对光芯片向芯片靠拢这一趋势,更重要的是如何选择合适的光源。常瑞华认为,目前AI短距离光互联的主流技术路线主要有三种。

第一种是硅光EML(电吸收调制激光器),这种方案利用成熟的硅工艺构建光波导和调制器,具有高的单通道速率,但由于硅材料的发光效率不高,通常需要外置激光器,且集成通道数量有限,成本较高。

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