日前，Lightmatter宣布了激光架構(gòu)領(lǐng)域的一項(xiàng)突破性進(jìn)展：超大規(guī)模光子學(xué)（VLSP：Very Large Scale Photonics ）。這項(xiàng)突破性技術(shù)應(yīng)用于導(dǎo)光引擎，打造了業(yè)界集成度最高的激光平臺(tái)，支持前所未有的帶寬，推動(dòng)激光器制造從手工裝配線向代工廠生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變。VLSP技術(shù)利用大規(guī)模光子集成克服了功率擴(kuò)展的限制，實(shí)現(xiàn)了面向人工智能的光子互連路線圖，初始階段即可將光帶寬密度提升8倍，并帶來(lái)前所未有的部署可擴(kuò)展性和波長(zhǎng)穩(wěn)定性。
正如Lightmatter的Passage光子互連技術(shù)憑借其獨(dú)特的3D架構(gòu)突破了海岸線帶寬的限制一樣，該公司的新型Guide光引擎也代表著激光技術(shù)的巨大飛躍。如今，超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心中規(guī)模最大的AI集群所依賴的連接性，從根本上來(lái)說(shuō)，受到了帶寬密度的限制——這種限制不僅體現(xiàn)在芯片邊緣的I/O上，還體現(xiàn)在即便最先進(jìn)的光子互連技術(shù)，其性能也取決于驅(qū)動(dòng)它們的激光技術(shù)本身。
目前的共封裝光學(xué)器件 (CPO) 和近封裝光學(xué)器件 (NPO) 解決方案依賴于集成在外部激光器小型可插拔 (ELSFP) 模塊中的分立式磷化銦 (InP) 激光二極管。這些架構(gòu)面臨功率瓶頸：連接器端面和環(huán)氧樹脂粘合組件容易受到熱損傷，污染物會(huì)吸收光，即使在低至數(shù)百毫瓦的功率水平下也可能導(dǎo)致光纖損傷。這限制了 InP 激光器光功率擴(kuò)展的實(shí)用性——而這正是激光技術(shù)的傳統(tǒng)發(fā)展路線。如今，帶寬翻倍需要 ELSFP 的數(shù)量翻倍，從而導(dǎo)致成本、功耗和前面板空間相應(yīng)增加，最終降低系統(tǒng)級(jí)可靠性。此外，在即將到來(lái)的密集波分復(fù)用 (DWDM) 中，分立式激光器難以實(shí)現(xiàn)精確的波長(zhǎng)間隔和控制，因?yàn)榧す怅嚵斜仨毐３志_的波長(zhǎng)，并將漂移降至最低。
Guide VLSP 光引擎通過(guò)減少與分立式激光模塊相關(guān)的大量元件，同時(shí)提供卓越的良率和現(xiàn)場(chǎng)可靠性，建立了一種全新的帶寬擴(kuò)展范式。通過(guò)采用集成架構(gòu)，Lightmatter 制定了一條激光路線圖，可高效地從 1 個(gè)波長(zhǎng)擴(kuò)展到 64 個(gè)波長(zhǎng)甚至更多，同時(shí)降低組裝復(fù)雜性。其結(jié)果是密度大幅提升：第一代 Guide 驗(yàn)證平臺(tái)在緊湊的 1RU 機(jī)箱中實(shí)現(xiàn)了 100 Tbps 的交換機(jī)帶寬，而傳統(tǒng)的 ELSFP 模塊則需要占用約 18 個(gè)模塊，占用 4RU 的機(jī)架空間。
“我們的客戶正在構(gòu)建用于 MoE 和全球模型的基礎(chǔ)設(shè)施，其規(guī)模之大要求在所有環(huán)節(jié)——包括光源——都實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體級(jí)集成，”Lightmatter 聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 Nick Harris 表示?！翱蓴U(kuò)展激光器能夠?qū)崿F(xiàn)可擴(kuò)展的 CPO。Guide 通過(guò)集成提供巨大的帶寬密度?！?/p>
Yole集團(tuán)創(chuàng)始人兼總裁Jean-Christophe Eloy表示：“隨著數(shù)據(jù)中心高速運(yùn)行，對(duì)更高帶寬密度和更低每比特功耗的需求日益增長(zhǎng)，向共封裝光器件（CPO）的過(guò)渡正成為下一代人工智能規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵推動(dòng)因素。Lightmatter的VLSP創(chuàng)新代表了光互連供電方式的根本性轉(zhuǎn)變。其光子集成水平提供了一種可擴(kuò)展的光源，可在未來(lái)十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模CPO部署，從而抓住激光市場(chǎng)的巨大機(jī)遇，其規(guī)模足以與光引擎領(lǐng)域相媲美?！?/p>
Guide 光引擎為 Passage M 系列和 L 系列（“Bobcat”）機(jī)架式驗(yàn)證平臺(tái)提供動(dòng)力，展現(xiàn)了前所未有的激光性能：
高帶寬密度：每個(gè)激光模塊最高可達(dá) 51.2 Tbps（適用于 NPO 和 CPO 應(yīng)用）。
高光輸出功率：每根光纖最低100毫瓦
波長(zhǎng)：通過(guò)多路復(fù)用產(chǎn)生 16 種波長(zhǎng)
閉環(huán)控制：實(shí)現(xiàn)雙向光子鏈路，其中兩個(gè)間隔 400 GHz 的波長(zhǎng)柵格以精確的 200 GHz 偏移交錯(cuò)，精度為 +/- 20 GHz，同時(shí)在光纖通道中實(shí)現(xiàn)高達(dá) 0.1 dB 的光功率均勻性。
打造新一代CPO激光架構(gòu)
雖然如同Lightmatter的Passage光子互連平臺(tái)，已透過(guò)獨(dú)特的3D架構(gòu)，突破資料中心「邊緣頻寬（shoreline bandwidth）」的限制。但目前即使最先進(jìn)的光子互連效能，仍取決于所使用的激光光源，該公司最新推出的Guide光源引擎，則代表激光技術(shù)的一大躍進(jìn)。
據(jù)悉，此經(jīng)由VLSP（Very Large Scale Photonics）技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模光子整合，成功突破光功率擴(kuò)展的既有限制，為AI時(shí)代的光子互連藍(lán)圖奠定基礎(chǔ)。有別于目前共封裝光學(xué)（CPO）與近封裝光學(xué)（NPO）解決方案，多仰賴分離式磷化銦（InP）激光二極體，并整合于外接式激光小型可插拔模組（ELSFP）架構(gòu)中，正面臨所謂的「功率墻（power wall）」瓶頸。
也就是說(shuō)在高功率運(yùn)作情境下，連接器端面與以環(huán)氧樹脂黏合的結(jié)構(gòu)，容易因污染物吸收光能而產(chǎn)生熱損傷，甚至在僅數(shù)百毫瓦的功率下，就可能導(dǎo)致光纖受損。這使得單純透過(guò)提升InP激光輸出功率，來(lái)擴(kuò)展效能的傳統(tǒng)激光技術(shù)路線逐漸失去實(shí)用性。
Guide VLSP光源引擎則透過(guò)高度整合的架構(gòu)，大幅降低分離式激光模組所需的元件數(shù)，同時(shí)提升良率與長(zhǎng)期運(yùn)作可靠度。 Lightmatter并藉由這項(xiàng)整合式設(shè)計(jì)，建立一條可從1個(gè)波長(zhǎng)擴(kuò)展至64個(gè)波長(zhǎng)以上的激光技術(shù)藍(lán)圖，并顯著降低組裝復(fù)雜度。
同時(shí)造成頻寬密度顯著提升，第一代Guide 驗(yàn)證平臺(tái)即可在僅1RU機(jī)箱中，支援100Tbps 的交換器頻寬，優(yōu)于傳統(tǒng)ELSFP架構(gòu)需要約18個(gè)ELSFP模組，便占用多達(dá)4RU機(jī)柜空間；同時(shí)具備高度部署擴(kuò)展性與優(yōu)異的波長(zhǎng)穩(wěn)定度，可支持AI基礎(chǔ)建設(shè)。
Lightmatter 共同創(chuàng)辦人暨執(zhí)行長(zhǎng)Nicholas Harris 表示：「當(dāng)我們的客戶正為MoE 與世界模型打造前所未有規(guī)模的AI基礎(chǔ)建設(shè)，要求從運(yùn)算、互連到光源，都必須具備半導(dǎo)體等級(jí)的整合能力。唯有可擴(kuò)展的激光，才能真正實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展的CPO；Guide透過(guò)高度整合，則帶來(lái)突破性的頻寬密度。」
Yole Group創(chuàng)辦人暨總裁Jean-Christophe Eloy進(jìn)一步指出：「?jìng)鹘y(tǒng)可插拔光模組與分離式激光整合，已無(wú)法滿足AI 網(wǎng)路快速成長(zhǎng)的需求。Lightmatter的VLSP技術(shù)，便代表光學(xué)互連供電方式的根本轉(zhuǎn)變，為未來(lái)10年的超大規(guī)模CPO部署提供可行的光源解決方案」