光芯片，最新突破

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日前，Lightmatter宣布了激光架构领域的一项突破性进展：超大规模光子学（VLSP：Very Large Scale Photonics ）。这项突破性技术应用于导光引擎，打造了业界集成度最高的激光平台，支持前所未有的带宽，推动激光器制造从手工装配线向代工厂生产模式转变。VLSP技术利用大规模光子集成克服了功率扩展的限制，实现了面向人工智能的光子互连路线图，初始阶段即可将光带宽密度提升8倍，并带来前所未有的部署可扩展性和波长稳定性。

正如Lightmatter的Passage光子互连技术凭借其独特的3D架构突破了海岸线带宽的限制一样，该公司的新型Guide光引擎也代表着激光技术的巨大飞跃。如今，超大规模数据中心中规模最大的AI集群所依赖的连接性，从根本上来说，受到了带宽密度的限制——这种限制不仅体现在芯片边缘的I/O上，还体现在即便最先进的光子互连技术，其性能也取决于驱动它们的激光技术本身。

目前的共封装光学器件 (CPO) 和近封装光学器件 (NPO) 解决方案依赖于集成在外部激光器小型可插拔 (ELSFP) 模块中的分立式磷化铟 (InP) 激光二极管。这些架构面临功率瓶颈：连接器端面和环氧树脂粘合组件容易受到热损伤，污染物会吸收光，即使在低至数百毫瓦的功率水平下也可能导致光纤损伤。这限制了 InP 激光器光功率扩展的实用性——而这正是激光技术的传统发展路线。如今，带宽翻倍需要 ELSFP 的数量翻倍，从而导致成本、功耗和前面板空间相应增加，最终降低系统级可靠性。此外，在即将到来的密集波分复用 (DWDM) 中，分立式激光器难以实现精确的波长间隔和控制，因为激光阵列必须保持精确的波长，并将漂移降至最低。

Guide VLSP 光引擎通过减少与分立式激光模块相关的大量元件，同时提供卓越的良率和现场可靠性，建立了一种全新的带宽扩展范式。通过采用集成架构，Lightmatter 制定了一条激光路线图，可高效地从 1 个波长扩展到 64 个波长甚至更多，同时降低组装复杂性。其结果是密度大幅提升：第一代 Guide 验证平台在紧凑的 1RU 机箱中实现了 100 Tbps 的交换机带宽，而传统的 ELSFP 模块则需要占用约 18 个模块，占用 4RU 的机架空间。

“我们的客户正在构建用于 MoE 和全球模型的基础设施，其规模之大要求在所有环节——包括光源——都实现半导体级集成，”Lightmatter 联合创始人兼首席执行官 Nick Harris 表示。“可扩展激光器能够实现可扩展的 CPO。Guide 通过集成提供巨大的带宽密度。”

Yole集团创始人兼总裁Jean-Christophe Eloy表示：“随着数据中心高速运行，对更高带宽密度和更低每比特功耗的需求日益增长，向共封装光器件（CPO）的过渡正成为下一代人工智能规模网络的关键推动因素。Lightmatter的VLSP创新代表了光互连供电方式的根本性转变。其光子集成水平提供了一种可扩展的光源，可在未来十年内实现超大规模CPO部署，从而抓住激光市场的巨大机遇，其规模足以与光引擎领域相媲美。”

Guide 光引擎为 Passage M 系列和 L 系列（“Bobcat”）机架式验证平台提供动力，展现了前所未有的激光性能：

• 高带宽密度：每个激光模块最高可达 51.2 Tbps（适用于 NPO 和 CPO 应用）。

• 高光输出功率：每根光纤最低100毫瓦

• 波长：通过多路复用产生 16 种波长

• 闭环控制：实现双向光子链路，其中两个间隔 400 GHz 的波长栅格以精确的 200 GHz 偏移交错，精度为 +/- 20 GHz，同时在光纤通道中实现高达 0.1 dB 的光功率均匀性。

打造新一代CPO激光架构

虽然如同Lightmatter的Passage光子互连平台，已透过独特的3D架构，突破资料中心「边缘频宽（shoreline bandwidth）」的限制。但目前即使最先进的光子互连效能，仍取决于所使用的激光光源，该公司最新推出的Guide光源引擎，则代表激光技术的一大跃进。

据悉，此经由VLSP（Very Large Scale Photonics）技术进行大规模光子整合，成功突破光功率扩展的既有限制，为AI时代的光子互连蓝图奠定基础。有别于目前共封装光学（CPO）与近封装光学（NPO）解决方案，多仰赖分离式磷化铟（InP）激光二极体，并整合于外接式激光小型可插拔模组（ELSFP）架构中，正面临所谓的「功率墙（power wall）」瓶颈。

也就是说在高功率运作情境下，连接器端面与以环氧树脂黏合的结构，容易因污染物吸收光能而产生热损伤，甚至在仅数百毫瓦的功率下，就可能导致光纤受损。这使得单纯透过提升InP激光输出功率，来扩展效能的传统激光技术路线逐渐失去实用性。

Guide VLSP光源引擎则透过高度整合的架构，大幅降低分离式激光模组所需的元件数，同时提升良率与长期运作可靠度。 Lightmatter并藉由这项整合式设计，建立一条可从1个波长扩展至64个波长以上的激光技术蓝图，并显著降低组装复杂度。

同时造成频宽密度显著提升，第一代Guide 验证平台即可在仅1RU机箱中，支援100Tbps 的交换器频宽，优于传统ELSFP架构需要约18个ELSFP模组，便占用多达4RU机柜空间；同时具备高度部署扩展性与优异的波长稳定度，可支持AI基础建设。

Lightmatter 共同创办人暨执行长Nicholas Harris 表示：「当我们的客户正为MoE 与世界模型打造前所未有规模的AI基础建设，要求从运算、互连到光源，都必须具备半导体等级的整合能力。唯有可扩展的激光，才能真正实现可扩展的CPO；Guide透过高度整合，则带来突破性的频宽密度。」

Yole Group创办人暨总裁Jean-Christophe Eloy进一步指出：「传统可插拔光模组与分离式激光整合，已无法满足AI 网路快速成长的需求。Lightmatter的VLSP技术，便代表光学互连供电方式的根本转变，为未来10年的超大规模CPO部署提供可行的光源解决方案」

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https://www.hpcwire.com/off-the-wire/lightmatter-introduces-guide-light-engine-for-ai-featuring-vlsp-tech/

（来源：编译自hpcwire）

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