矽光子技術如何突破 AI 資料中心頻寬與功耗瓶頸：NVIDIA、Intel、imec 最新進展

矽光子如何降低 AI 資料中心的功耗瓶頸?

NVIDIA 的共同封裝光學交換器以 4 倍更少雷射達成 3.5 倍功耗效率CITE:E1。這項技術整合光學創新於交換器本體,取代傳統可插拔光收發模組的架構CITE:E1。Intel 則表示,其共同封裝方案每位元僅耗約 5 皮焦耳(pJ),相較可插拔光收發模組約 15 pJ/bit 更為省電CITE:E5。兩家公司公布的數字方向一致:共同封裝設計相較傳統可插拔模組能降低單位資料傳輸的耗能。

矽光子交換器的頻寬與規格進展如何?

NVIDIA Quantum-X Photonics 交換器提供 144 個 800Gb/s 的 InfiniBand 埠CITE:E2。該交換器基於 200Gb/s SerDes 架構,並以液冷設計冷卻內建的矽光子元件CITE:E2。Intel 首款光學運算互連(OCI)晶片支援最高 4 Tb/s 的雙向資料傳輸,並相容於 PCIe Gen5 介面CITE:E3。imec 則指出,其 DWDM(分波多工)矽光子技術提供清楚路徑,可將光學鏈路擴展至 400Gb/s(8x50Gb/s)CITE:E7。三方公布的規格數字如下:

矽光子對訊號完整性與網路可靠性有何改善?

NVIDIA 的共同封裝光學交換器可帶來 63 倍訊號完整性提升與 10 倍網路韌性CITE:E1。NVIDIA 並表示,該架構相較傳統方法可達到 1.3 倍更快的部署速度CITE:E1。這些數字與前述 3.5 倍功耗效率、4 倍更少雷射,同出自 NVIDIA 於 2025 年 3 月 18 日發布的同一份共同封裝光學交換器說明CITE:E1。

矽光子如何與電子電路整合並帶來成本優勢?

Intel 的 OCI 晶粒將矽光子積體電路(PIC)與電子 IC 整合在一起CITE:E4。該 PIC 內建片上雷射與光放大器,運用 Intel 既有的矽光子技術CITE:E4。imec 則指出,整合式矽光子運用 CMOS 基礎設施來製造光學電路,透過規模經濟實現成本效益CITE:E6。imec 這項觀察早在 2015 年即已提出,先於 NVIDIA 與 Intel 近年公布的共同封裝產品CITE:E6。

這代表什麼:NVIDIA 與 Intel 分別從交換器與晶片層級,將矽光子做成可公布規格的共同封裝產品——NVIDIA 的 3.5 倍功耗效率、63 倍訊號完整性與 Intel 的 5 pJ/bit 能耗、4 Tb/s 頻寬,都指向以光學共同封裝取代可插拔模組的同一方向CITE:E1CITE:E5CITE:E3。而 imec 早於 2015 年提出的 CMOS 製造路徑與 400Gb/s DWDM 擴展方案CITE:E6CITE:E7,與 NVIDIA、Intel 近年產品之間存在明顯的時間跨度,顯示矽光子從研究驗證到具體出貨規格,經歷了跨年份的技術積累。