SiPC 2024 | 第六届硅光产业论坛平行论坛《硅光算力》圆满举办

  ICC讯 正是杜鹃艳丽红，菖蒲酒美清尊共。2024年5月17日，由国家信息光电子创新中心、鹏城实验室主办，ICC讯石承办的第六届硅光产业论坛(SiPC 2024)在武汉光谷科技会展中心圆满举办。5月17日下午平行论坛一《硅光算力》迎来光迅科技、光子算数、Newport、驿路通、华工正源、武汉芯智光、光梓科技和中科院半导体所等的技术、市场和投资专家先后发表专业的演讲报告。本文再回顾精彩的演讲瞬间，领略平行论坛的盛况。

硅光算力分论坛会场

  下午的硅光算力分论坛由中科院半导休所研究员李智勇主持。

林韬 光迅科技数据与接入产业业务部市场总监

  K1  《AI 时代光互连趋势和挑战》

  光迅科技数据与接入产业业务部林韬发表了主题为《AI 时代光互连趋势和挑战》的演讲。林总进到，几乎已经成为共识的是，AI成为光模块增长的主要驱动力，可以通过提升“互联能力”来提高“总算力”。

  林总提到目前光互连面对四大瓶颈——带宽瓶颈（Al大模型对计算的需求量每18个月提升10倍，推动数通光模块加速向更高速率演进）、功耗瓶颈（值得注意的是，光模块的功耗应该从系统的角度去看，而不是单纯从光模块的角度，比如说光模块功耗降低50%，但其实整个系统的功耗只降低了18%）、成本瓶颈（从100G到800G，单Gb成本并未大幅降低；当前单Gb成本>0.5$/Gb（单模）；AI需要更多的高速光模块，总体成本巨大）、供应瓶颈（单波400G可能会成为下一步，硅光登上舞台）。

  关于AI光互连的趋势，林总认为有三大趋势——光子集成是必由之路（800G时代硅光优势初显；1.6T时代，硅光和EML齐头并进；3.2T+时代，光子集成（硅光/铌酸锂）是必由之路）、LPO是更经济的选择、光互连下沉到芯片间互联。

  林总特别提到，如果光模块厂商不能去降低成本的话，铜互连可能会进一步侵蚀光模块的市场。在速率提升的同时，降低成本，与铜更好地PK。

Rayhane Ghane

  K2  《ficonTEC edge cutting technology of SiP Testing and Assembly for Now and Future》

  ficonTEC Business Development Manager Rayhane Ghane发表了主题为《ficonTEC edge cutting technology of SiP Testing and Assembly for Now and Future》的演讲。

  Rayhane主要介绍了ficonTEC的PIC产品和WaferLine测试平台等方案。

白冰 光子算数董事长

  K3  《面向千亿参数大模型的光互联训推集群系统》

  光子算数董事长白冰发表了主题为《面向千亿参数大模型的光互联训推集群系统》的演讲。

  大模型参数量迅速增长，对GPU集群计算的能力要求也快速提高，光互连技术与GPU集群方案的深度融合可有效提升实际计算效果。本报告介绍基于光互连技术的GPU板卡、GPU服务器和GPU集群组网方案，相较传统集群方案对比计算效果与建设成本优势。

  关于GPU直接光互连的需求，由于当前GPU互联方案为服务器内卡间互联、服务謂间交换机互联，进行AI大模型计算时存在极大传输瓶颈，导致实际算力使用效率仅为40%左右，资源浪费严重。因此迫切需要大量GPU板卡（数百至数干张）直接光互联的方案。

  白总提到光子的产品能够为大模型提供高水平算力供给，GZ800板卡-200G RDMA 量产方案是1x 200G光口（基于200G RDMANIC），可以支持点到点直连网络拓扑与全互联网络拓扑。

  关于GPU直接光互连的产品化路径，光子算数能够提供支持光互联的GPU芯片，采用3D光电合封实现GPU芯片直接出光，提升硬件性能。

泮怀海 Newport 高级应用工程师

  K4  《MKS Solution for Silicon Photonics》

  Newport高级应用工程师泮怀海发表了主题为《MKS Solution for Silicon Photonics》的演讲。

  提高单通道的传输速率，或者增加通道数。相比于传统光模块而言，会出现能耗同、带宽受限的问题，此时采用硅光技术，把光电的小器件集成到小芯片上，实现传统光模块的光的收发功能。

  硅光的优点：低能耗、小尺寸、高带宽，未来的成本也会降下来。

  利用硅光技术制造硅光模块主要分为四个步骤：设计、流片、测试和封装。在封测的过程中，MKS提供的测试解决方案就可供采用了。

  MKS的芯片测试平台可以根据场景不同，提供不同的解决方案。泮工详细介绍了MKS的测试方案，除了封测端的测试，还有耦合端的高精度测试方案等。

郜定山 驿路通科技副总

  K5  《面向 800G/1.6T 硅光引擎技术》

  驿路通科技副总郜定山发表了主题为《面向 800G/1.6T 硅光引擎技术》的演讲。

  关于光通信的未来展望，郜总人为构建高动态、大带宽、大规模光网络（网络网格化，系统数字化，管控智能化，调度协同化，频谱宽频化）、实现超高集成度的一体化光电模块（光电器件向小型化、高集成、低功耗、智能化、可编程发展。光芯合封、光电合封，混合集成、单片集成，BiCMOS，光子晶体、微光子、微纳光电、微腔激光器等技术将为器件集成化演进奠定坚实基础）、硅光技术改变高速光模块行业（理想的基于硅光的光引擎解决光模块中几乎全部的光路问题和大部分光电问题，剩下的只有数字电路设计问题，使光模块变得简单）是趋势。

  800G/1.6T硅光引擎的关键技术特点是交换机容量增加至51.2TBit/s，硅光子技术支持小型化光互连并降低功耗，保持带宽扩展。异质集成优化电子器件性能，对数据中心互连模块至关重要。高度集成光引擎利用2.5D设计，将多种光学组件集成于一个芯片，克服空间限制。

  关于800G硅光引擎技术解析，郜总提到产品特点如下：

  ·OSFP MSA和CMIS兼容

  ·4x106.25Gbps(53.125GBd PAM4)电接口

  ·4x106.25Gbps(53.125GBd PAM4)光接口

  ·光模块壳体工作温度：0℃~ +70℃

  ·3.3V工作电压

  ·符合RoHS标准(无铅)

  迈向1.6T，未来已来。人工智能推动算力需求，促进光模块产品更新，头部企业已提出1.6T光模块需求。预计2024年进行测试和认证，2025年实现规模化生产。

  光模块作为通信关键部分，其市场需求因AI和云计算的快速发展而增长，推动光模块持续迭代升级。1.6T光模块提供的高速传输能力，每秒可达1.6万亿位，满足AI应用的高带宽需求，保障数据传输和模型部署的高效性。随着大算力应用的增长，光模块正从800G向1.6T发展。预计1.6T光模块将在2024年下半年小批量出货，周期缩短，英伟达、谷歌和亚马逊可能成为主要客户。在理想情况下，英伟达的H100与1.6T光模块的比例可能达到1:12。

  在数据中心、5G承载网、光传感等市场方面，也会为硅光打开增长空间。数据中心通信速率迅速提升至400G、800G、1.6T，传统光模块面临性价比和功耗挑战，高集成高速硅光芯片因成本和功耗优势成为更佳选择。例如Intel针对5G前传市场推出了能在-40℃~85℃工作的100G收发器，支持10km单模光纤链路。

  总体而言，硅光技术在光传感领域具有巨大潜力，特别是在自动驾驶激光雷达和消费者健康监测诊断应用方面。

华工正源高工

  K6  《算力需求下超高速硅光模块应用发展》

  华工正源高工发表了主题为《算力需求下超高速硅光模块应用发展》的演讲。

  高工的演讲主要介绍了三部分，Al应用下硅光模块的机会、华工正源的硅光模块进展和华工正源的硅光平台介绍。

  提到Al应用下硅光模块的机会，高工认为MZM电光调制方案的光子集成芯片具有相对较好的线性，在LPO中有较大优势。而量子点激光因其绝热大功率特性，给硅光模块也带来了成本优势。

  生成式AI对算力需求的指数级增长给光模块行业带来了新一轮的增长机会，硅光模块在此增长趋势中扮演至关重要的角色（硅光800G/1.6T/3.2T）。

  应对AI对光模块巨大市场需求，高工表示华工正源已做好充分准备，已成功推出硅光800GLPO产品，并具备商用和批量制造能力。也成功实现了硅光单波200G，并计划在今年推出1.6T OSFP光模块样品。还成功在硅光平台上兼容量子点激光器和薄膜铌酸锂。华工正源未来在单波400G也在开始积极布局。

付生猛 武汉芯智光联总经理

  K7  《光电协同，助力硅光产业化》

  武汉芯智光联总经理付生猛发表了主题为《光电协同，助力硅光产业化》的演讲。

  硅光高集成度以及低成本优势促成了整个硅光产业链的成熟和繁荣，应用场景在数通、相干以及激光雷达等领域不断拓展，支撑LPO、CPO以及Optical I/O等形态不断演进。目前硅光产业链已完备且成熟，完成了从研究到产业化的过度。

  随着AI引爆高速光模块，硅光也快速增长迎来契机，硅光模块的优势得以充分体现。

  硅光的高集成度及低成本优势能提升终端客户竞争力，是其能够成功产业化的原始驱动力。目前硅光已经形成完整产业链，并成功实现了商业上的闭环。随着硅光应用不断拓展，除了在通信领域渗透率不断提升，在传感以及医疗领域也有不错前景。数通领域DSP集成模拟前端以及LPO模块形态对模拟前端芯片的CMOS实现以及Peaking灵活可调也提出了挑战。

  相干领域对模拟前端芯片大摆幅及高带宽提出挑战，128G波特电芯片处于迭代优化过程中。而FMCW Lidar对模拟前端芯片也提出高线性度以及高采样率、高分辨率技术挑战，配套的TIA.Driver以及ADC与客户处于配合验证选代优化中。

  微环方案适合CPO以及OpticalI/0场景，微环波长锁定以及驱动非线性补偿存在技术挑战，当前处于关键技术研究突破阶段。

  只有光电协同能拓展硅光应用场景、提升方案性能竞争力，而支持硅光技术持续演进，也是硅光产业化的重要助力。

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发表了主题为《CMOS based high speed computing ASIC with enhanced low power embedded memory structures》的演讲。

  Dr. Patrick主要介绍了光梓科技在高速光传输和高速光通信两大产品系列。在高速光通讯市场，光梓科技也推出了一系列产品参数优异的模拟芯片产品。

李智勇 中科院半导体所研究员

  K9  《算力驱动高效率纳米光波导端面耦合技术新进展》

  中科院半导体所研究员李智勇发表了主题为《算力驱动高效率纳米光波导端面耦合技术新进展》的演讲。

  通用人工智能、高性能计算等应用的接口和互连带宽增长，推动硅光芯片迈入全球瞩目的发展阶段。其中一项非常重要技术挑战就是高效率端面耦合技术，针对密集的光纤、光源、探测等应用要求，必须深入探索并持续发展纳米光波导，适应光模块微型化、光引擎集成化、光电共封装等技术演进的迫切需求。

  李老师讲到算力需求驱动了数据接口的发展，新的应用促使全球数据快速增长。而光接口又呈现互连与通信的趋势，算力系统中（光）模块的数据带宽倍速增长，亟需提升（光）模块的数据密度、（光纤）通道的数量密度。

  李老师分析了三大类型的光波导耦合，分析了现有耦合方案的优劣势，以及课题组试验的数据结果等。

  最后，李老师也对趋势进行了分析。随着接口和互连带宽增长，推动硅光芯片迈入全球瞩目的发展阶段。针对密集的光纤、光源、监测等应用要求，重要挑战之一就是高效率纳米光波导端面耦合技术。而持续发展高效率耦合技术，也需要适应光模块微型化（010）、光电共封装（CPO）等的迫切需求。

  五月榴花妖艳烘，绿杨带雨垂垂重。再次感谢参会嘉宾的到场支持，也十分感谢赞助/支持单位武汉光安伦光电技术有限公司、深圳逍遥科技有限公司、ficonTEC、Newport、武汉驿路通科技股份有限公司、杭州大和热磁电子有限公司、2024中国光谷·光电子信息产业创新发展大会（光电产业大会）和武汉意桐光电科技有限公司对本次硅光论坛的大力支持！下次ICC讯石会上再见。