FIND研究員:任傳傑
專注於矽光子技術的美國新創公司 Lightmatter,近期發表兩項光互連技術:「L200/L200X」與平台級方案「Passage M1000」。這些創新將打破多晶片架構受限於 I/O 傳輸頻寬與晶片邊緣佈線(即「海灘線」)的設計瓶頸,為AI晶片提供更高擴展性與整合彈性。
打破晶片邊界瓶頸 提升互連頻寬
目前多數 AI 晶片模組因晶片邊緣可用空間有限,導致資料輸入/輸出受限,難以支援更多高頻寬記憶體或運算單元。Lightmatter 推出的L200與L200X透過與 Alphawave Semi合作,將I/O晶片與XPU(處理器、GPU、AI加速器等)緊密配置於封裝內部,跳脫傳統邊緣佈線架構。
L200系列:比現行電子互連快18倍
L200 搭載了傳輸與接收速率32Tbps的光學引擎,而升級版 L200X則達64Tbps。每條光纖可傳輸 1.6Tbps(由 16 條波長組成,每條波長速率為 112Gbps),是目前主流光模組的兩倍。在 64Tbps 的版本中,每個封裝內包含4顆 I/O 晶片,即可在單一封裝內總頻寬可達 256Tbps,傳輸能力遠高於現有 NVIDIA 「NVLink」架構。
Lightmatter執行長Nick Harris表示,這項突破讓多晶片設計不再受限於晶片邊緣,能實現更靈活的模組化與記憶體配置。他也指出,未來AI晶片可能需採用4顆完整光罩尺寸晶片,並在每個晶片各側配置6個高頻寬記憶體(HBM),I/O 技術的彈性將成為關鍵差異化要素。
圖1:「L2000」模組外觀
圖片來源:Lightmatter官網(https://lightmatter.co/products/m1000/)
Passage M1000:建構光子超級晶片平台
Passage M1000 為 Lightmatter 打造的光子超級晶片平台,採用主動式光互連中介層(interposer)、可程式化導波路與固態光交換技術,可提供總頻寬達114Tbps,並支援單一封裝內高達 1.5kW 的功率輸出。
該平台能整合最大達4000mm² 矽面積,構成全球首見多光罩(multi-reticle)巨型 ASIC平台,支援最多2000顆XPU運算核心,為AI雲端基礎架構帶來極大彈性與擴展性。
佈線自由化 提升設計彈性與效能
傳統晶片設計仰賴邊緣佈線,限制SerDes模組只能放置在晶片四周。Passage M 系列打破此限制,允許設計者將SerDes部署於晶片任意區域,大幅降低佈線複雜度,提升晶片間通訊效率,也有效減少對片上網路(NoC)傳輸的依賴。
與封裝大廠合作 加速量產落地
為實現光互連架構的商業化,Lightmatter 與日月光(ASE)及安靠(Amkor)合作,共同推動高密度光互連封裝的量產技術。L200 系列與 Passage M1000 預計將於 2026 年前投入實際應用。
圖2:「光子超級晶片(Photonic Superchip)」示意圖
圖片來源:Lightmatter官網(https://lightmatter.co/products/m1000/)
光互連成 AI 硬體關鍵基礎設施
AI 晶片對高頻寬、低延遲互連的需求日益提升,傳統電子互連難以支撐未來的規模擴張與功耗要求。Lightmatter 的矽光子架構不僅大幅提高封裝內I/O頻寬,也為多晶片整合提供靈活空間與長期延展性。
其開放授權的I/O IP策略,加上與供應鏈大廠協作的產業布局,展現打造開放式矽光子平台的戰略眼光。相較於目前以 NVIDIA主導的封閉型高速互連生態,Lightmatter 提供另一種開放且高效的可能性。
面臨散熱與整合挑戰
儘管技術潛力可觀,光互連在實務應用中仍面臨幾項挑戰,包括高功率下的熱管理、光學模組尺寸限制、與現有晶片平台的整合難度,以及量產階段的成本與良率控管等,皆需在後續商業化過程中逐步克服。
未來展望:光子互連正在從概念走向主流
Lightmatter 所提出的L2000/L200X 與Passage M1000,不僅解決當前多晶片架構的互連問題,更展現光子技術邁向平台化、系統化的應用潛力。隨著AI晶片需求日益龐大,未來能否藉由此類架構達成規模化與高效能的平衡,將成為新一代硬體競爭的核心。
參考資料來源:
実現AIソЫみУ転送問題解決ズ王手、Ёэヵ⑦иルЬЯヱЗ新興企業:https://eetimes.itmedia.co.jp/ee/articles/2504/15/news117_2.html