輝達展示下一代光互連技術OOI!光引擎整合矽中介層、量產最快2030年後

輝達展示下一代光互連技術OOI!光引擎整合矽中介層、量產最快2030年後(圖:Shutterstock)
輝達展示下一代光互連技術OOI!光引擎整合矽中介層、量產最快2030年後(圖:Shutterstock)

輝達(NVDA-US) 正持續推進人工智慧(AI)晶片的光互連技術,並在近期於美國舊金山舉行的半導體展覽會SEMICON West 2026上,展示下一代共同封裝光學(CPO)技術原型,命名為OOI(Optics-on-Interposer,中介層上集成光學)。這項技術進一步將光引擎整合至運算晶片使用的矽中介層,有望縮短訊號傳輸路徑、降低功耗,但封裝與散熱仍是未來量產必須克服的難題。

一位光通訊晶片公司相關人士指出,OOI與現行CPO最大的差異,在於光引擎(OE)不再配置獨立的有機基板,而是直接與運算晶片共用矽中介層。

現行量產CPO技術已將光引擎從傳統可插拔光模組移至交換晶片旁的有機基板,OOI則進一步將光引擎整合至運算晶片所在的中介層。

透過短距離、細間距布線,OOI可讓電訊號不必繞經有機基板,進一步縮短傳輸路徑,提升訊號傳輸效率並降低功耗,同時增加頻寬密度。

這項設計概念與目前GPU透過矽中介層高速連接高頻寬記憶體(HBM)的方式相近,目標是突破AI晶片對外傳輸的頻寬瓶頸。

不過,光引擎與高功耗運算晶片整合在同一中介層,也帶來新的工程挑戰。光通訊晶片業者指出,光學元件對溫度相當敏感,卻必須與功耗達數百瓦的運算晶片共同封裝,使散熱管理、光學耦合精度及後續維修都變得更加困難,其中散熱尤其棘手。

此外,OOI也將光學元件的封裝難度與技術價值推向更高層次。由於矽中介層產能、產品規格及封裝良率主要掌握在先進封裝廠手中,隨著光引擎與運算晶片的距離縮短、電訊號通道減少,封裝在整體方案中的價值也將提高,進一步強化先進封裝業者在AI晶片供應鏈中的地位。

輝達研究院首席研究科學家Nikola Nedovic表示,公司已取得OOI原型樣品,正針對未來產品進行評估,但商業化仍有技術問題尚待解決。

OOI尚無量產時程 2030年後才可能導入

目前輝達並未公布OOI的商業化或量產時間表。業界人士認為,中短期內這項技術不會對中國光通訊產業造成明顯影響,輝達預計2028年推出的Feynman架構仍將採用CPO方案,OOI真正進入量產階段可能要等到2030年以後。

相較之下,輝達第一代CPO技術已開始進入規模化量產階段。輝達8月14日透過官方社群帳號宣布,全球首款每通道200G的共同封裝光學(CPO)乙太網路交換器系統已全面量產。

供應鏈方面,該系統由Lumentum(LITE-US) 提供雷射晶片、天孚通信(300394-CN) 負責雷射器模組子組件組裝、台積電(2330-TW) 提供矽光子製程、矽品負責封裝,最後由鴻海(2317-TW) 完成系統整合。首批客戶包括CoreWeave、Lambda及甲骨文。

輝達10月21日在GTC柏林大會上進一步宣布,將與矽品等合作夥伴擴大CPO光引擎產能,目標在2027年年中提升至目前的15倍,並在2028年底前再擴大一倍。若兩階段目標均順利達成,產能將較目前增加約30倍。

光互連技術路線並存 供應鏈價值重新分配

從產業發展來看,光互連技術正逐步從傳統可插拔光模組,朝向線性可插拔光學(LPO)、近封裝光學(NPO)及CPO等方向演進,未來再進一步發展至OOI。不過,目前各種技術方案仍處於並行發展階段,尚未全面由單一技術取代。

中國業者目前在NPO領域進展較快,海外業者則以輝達為代表,積極推進CPO技術。劍橋科技副總經理暨首席技術官趙海波指出,機櫃內的Scale-up互連目前仍以銅纜為主,但在跨機櫃應用中,光傳輸正逐步取代銅纜,傳統可插拔光模組明年仍將是市場主力。

他也表示,在單波100G方案中,並不需要導入NPO或CPO,光模組的產品形態仍將隨技術演進而調整。

隨著光互連架構持續升級,產業鏈的價值分配也正在改變。傳統可插拔光模組時代,價值主要集中在光模組與光晶片;進入CPO時代後,產業價值則逐漸轉向矽光子晶片、先進封裝、外置光源、無源元件,以及散熱與測試等環節。


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