半导体产业纵横

最近，半导体行业被一个词搅得发热CPO。英伟达和SK海力士，一个掐着算力的命门，一个攥着存储的咽喉，这次罕见地同时坐不住了。

SK海力士、英伟达，加注CPO

近日，SK海力士及其全球研究团队在《自然电子学》杂志上发表了一篇论文。该论文探讨了用于高性能计算和人工智能的共封装光学器件（CPO）的开发，指出了关键的技术挑战，并概述了下一代光互连技术的发展轨迹。

SK 海力士人工智能基础设施团队负责人洪承勋和弗吉尼亚大学（UVA）电气与计算机工程系李奎相教授担任通讯作者，领导了一项与伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（UIUC）、南洋理工大学（NTU）、麻省理工学院（MIT）和延世大学的研究人员合作的研究。

从更广泛的层面来看，该论文提出了一个全面的技术路线图，阐述了存储器、先进封装和光计算互连（OCI）应如何协同演进以支持下一代人工智能系统。至关重要的是，它还展示了SK海力士如何超越HBM创新，在系统层面帮助定义下一代人工智能基础设施的架构。

与此同时，研究人员为下一代人工智能基础设施设定了明确的技术目标，包括每个节点超过 100 Tb/s 的带宽、低于 1 pJ/bit 的能耗以及小于 10 纳秒的芯片间延迟。该论文还提出了一个全面的技术路线图，概述了从基于 2D 和 2.5D 中介层的配置到 3D 异构堆叠的演进过程，以及商业部署必须解决的关键技术挑战。

无独有偶，8月14 日，英伟达正式宣布 SpectrumX Ethernet Photonics 共封装光学交换机进入全面量产阶段，面向AI 工厂，打造下一代大规模扩展网络基础设施，这是全球首款量产级200G/lane共封装光学交换机系统。英伟达官方数据显示，对比传统可插拔光模块方案，它可实现 5 倍网络功耗效率提升、5 倍 AI 应用不间断运行时长提升，平均故障间隔时间 MTBF 更是拉长 10 倍，大幅改善超大规模 AI 集群网络的功耗与可靠性短板。

CPO忽然成了SK海力士和英伟达共同押注的方向，这不是巧合。背后的推力只有一个：数据中心撑不住了。

数据中心，需要CPO了

最早一代数据中心内部互连大量使用铜缆 DAC 直连，交换芯片依靠 OSFP、QSFPDD 连接器接入 DAC 电缆，以纯电气信号完成短距离传输。铜缆方案优势突出：成本低廉、部署简单，不需要光电转换器件，短距离场景功耗可控。但短板同样致命，高速信号下铜线衰减严重，传输距离大多仅有数米，带宽提升之后功耗快速走高，完全无法适配高密度、超大带宽的 AI 算力集群，如今已经逐步被光学互连替代。

之后行业全面进入可插拔光模块时代，也就是现在产业的主流状态。

交换芯片板卡通过 OSFP、QSFPDD 连接器，外接独立的可插拔光收发模块，再通过光纤完成远距离信号传输。可插拔光模块最大优势就是灵活：支持热插拔，故障之后直接更换模块即可恢复业务，升级迭代也十分方便，标准化形态适配绝大多数云厂商数据中心。但这套架构的短板，在超高带宽 AI 集群中被无限放大：交换芯片到面板光模块之间，依然存在一段厘米级高速电气走线，高速信号传输过程中出现损耗、串扰，为补偿信号损失，光模块内部 Retimer 重定时器、均衡器持续消耗功耗，整机网络功耗居高不下。

对于普通互联网数据中心，800G、1.6T 可插拔光模块依然够用；但面对几十万卡规模 AI 训练集群，交换机端口数量成千上万，大量端口叠加之后，额外功耗、信号损耗会成为整个算力集群的沉重负担，传统可插拔架构开始触碰物理天花板。