在高效能運(yùn)算（HPC）與人工智慧（AI）應(yīng)用快速發(fā)展的背景下，資料中心對高速、低功耗的光學(xué)互連技術(shù)需求日益提升。意法半導(dǎo)體（ST）射頻與光通訊事業(yè)群總經(jīng)理Vincent FRAISSE描繪了ST對未來科技的愿景：「我們正邁向一個(gè)由感測、自主推理和智慧執(zhí)行驅(qū)動(dòng)的世界。」這項(xiàng)愿景建立在三大技術(shù)支柱上：
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| ST為云端伺服器打造先進(jìn)解決方案 |
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1. 邊緣AI的革命性進(jìn)展：FRAISSE預(yù)測，未來五年內(nèi)邊緣AI的運(yùn)算效能將實(shí)現(xiàn)100倍的躍升，這將徹底改變終端設(shè)備的智能水平。
2. 資安防護(hù)的戰(zhàn)略升級：隨著聯(lián)網(wǎng)裝置數(shù)量呈指數(shù)級增長，必須建立更強(qiáng)大的防御體系來應(yīng)對日益復(fù)雜的網(wǎng)路威脅。
3. 云端AI的整合架構(gòu)：云端AI不僅處理數(shù)據(jù)傳輸，更將與邊緣運(yùn)算形成無縫整合的運(yùn)算生態(tài)系統(tǒng)。
「我們正見證AI基礎(chǔ)架構(gòu)的新紀(jì)元，未來所有伺服器元件都將透過光學(xué)互連技術(shù)緊密結(jié)合。」FRAISSE強(qiáng)調(diào)。
從半導(dǎo)體角度分析現(xiàn)代資料中心，F(xiàn)RAISSE將其解構(gòu)為四大關(guān)鍵要素：運(yùn)算單元、記憶體架構(gòu)、電源管理和互連技術(shù)。意法半導(dǎo)體憑藉技術(shù)優(yōu)勢，特別聚焦於其中兩個(gè)最具挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域：
「在電源供應(yīng)方面，我們致力於提升能源轉(zhuǎn)換效率；而在互連技術(shù)上，則要解決高速傳輸與能耗平衡的難題。」FRAISSE解釋道，「AI爆發(fā)性成長帶來的真正挑戰(zhàn)，不是單純追求更高性能，而是如何在提升頻寬的同時(shí)，優(yōu)化每單位運(yùn)算的功耗效率。」
深入探討云端光學(xué)互連技術(shù)時(shí)，F(xiàn)RAISSE詳細(xì)解析了電光收發(fā)模組的關(guān)鍵組成：
· 微控制器(MCU)：作為模組的「大腦」，精準(zhǔn)控制所有運(yùn)作流程
· 電子IC(EIC)：采用意法領(lǐng)先的BiCMOS技術(shù)，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)雷射光源和訊號放大
· 光子IC(PIC)：執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的核心元件，正快速向矽光子技術(shù)演進(jìn)
「我們觀察到一個(gè)明確的技術(shù)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，」FRAISSE指出，「無論是可??拔模組還是共封裝光學(xué)(CPO)方案，矽光子技術(shù)都將成為未來十年的主流選擇。」這項(xiàng)轉(zhuǎn)變主要受到AI運(yùn)算集群需求的推動(dòng)，預(yù)計(jì)到2030年，相關(guān)晶圓代工市場規(guī)模將達(dá)到20億美元。
當(dāng)前資料中心的傳輸速度已達(dá)到800Gbps，但FRAISSE預(yù)見更驚人的發(fā)展：「3.2Tbps的傳輸能力將在不久後成為現(xiàn)實(shí)，這不僅需要革新性的矽光子技術(shù)，更需要整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同創(chuàng)新。」他特別強(qiáng)調(diào)，這種速度躍升必須伴隨著能源效率的同步提升，才能真正滿足超大規(guī)模運(yùn)算業(yè)者的需求。
傳統(tǒng)收發(fā)模組依賴數(shù)位訊號處理器(DSP)來確保訊號完整性，但FRAISSE介紹了更具突破性的解決方案：
「透過矽光子技術(shù)與先進(jìn)BiCMOS的結(jié)合，我們開發(fā)出線性可??拔光學(xué)模組(LPO)，這種創(chuàng)新架構(gòu)能直接省略DSP元件，不僅降低30%以上的功耗，更大幅減少訊號延遲。」
這項(xiàng)技術(shù)突破使得傳輸距離得以延長，同時(shí)支持單通道200Gbps的高速傳輸，為下一代400Gbps方案奠定基礎(chǔ)。
最引人注目的，是FRAISSE正式宣布意法半導(dǎo)體的全新矽光子平臺PIC100：
「這不僅是業(yè)界首個(gè)純矽12寸制程解決方案，更采用創(chuàng)新的邊緣耦合設(shè)計(jì)，相比傳統(tǒng)垂直耦合方式可顯著降低光學(xué)損耗。」
PIC100具有三大技術(shù)優(yōu)勢：
1. 單通道200Gbps的傳輸能力，完美支援1.6T收發(fā)模組
2. 12寸晶圓制程確保量產(chǎn)良率媲美數(shù)位CMOS
3. 創(chuàng)新的材料堆疊技術(shù)簡化封裝流程
「我們預(yù)計(jì)2025年下半年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，這項(xiàng)技術(shù)已獲得AWS的深度合作與采用，將應(yīng)用於其新一代資料中心基礎(chǔ)架構(gòu)。」FRAISSE透露。
