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图1：传输速率为 4TB/s双向带宽的 TeraPHY 光 I/O 芯片。

Ayar Labs正于率先为人工智能（AI）体系架构中的最年夜瓶颈提供解决方案：重要是于图形处置惩罚器（GPU）或者中心处置惩罚器（CPU）等计较芯片之间举行高带宽数据传输。

如今，GPU及CPU之间的通讯是经由过程铜线举行电路传输的。然而电子架构的线路行将走向尽头，而光旌旗灯号则提供了一条更繁杂的进步门路。将来的芯片到芯片之间的通讯，将需要光子技能。

咱们的 TeraPHY 系列封装光芯片可以与计较芯片封装于一路，将光的数据流量转换为电子的数据流量，从而使电子可以或许 与芯片上的体系对于话 。然后，光脱离封装并流传到另外一个芯片上的另外一个 TeraPHY， Ayar Labs贸易运营副总裁Terry Thorn 说， 它答应 TeraPHY 用它能理解的语言（即电子）与片上体系（SoC）对于话，同时用光籽实现封装之间的通讯。 与今朝开始进的技能比拟，这类技能年夜年夜改善了延迟、带宽及能效。

咱们用SuperNova长途多波长光源为芯片提供光源， Thorn增补道， 对于在芯片组（chiplet）中的每一个传输组件，都必需有一个光源来传输数据，是以每一个chiplet都有一个从SuperNova发出的光源。

SuperNova 采用漫衍式反馈 (DFB) 激光阵列。第一代产物有 8个端口，与芯片上的8个端口 1:1 配对于， Thorn注释说， 每一个端口或者者SuperNova中的光纤别离携带8个波长。每一个波长都是一个数据传输切片（transport slice）。8个端口乘以8个波长象征着64条数据路径。

今朝正于设计的下一代SuperNova，估计将在2025年推出样品，Ayar Labs 将保留其 8 端口配置，但将波长数增长一倍，到达 16 波长，实现了数据路径的加倍。Thorn说， 这就是咱们的SuperNova所利用的激光阵列。

于光子集成芯片方面，第二代 TeraPHY（将在 2025 年推出）的焦点技能将连结稳定。但一个主要的变化是转向电子接口 通用芯片快速互连（UCIe）尺度封装。

从采用的角度来看，切合行业尺度对于咱们来讲很主要。 Thorn说， UCIe规范将极年夜助力第二代芯片的市场运用。

UCIe 规范由计较芯片制造商利用，是以可以说，它为 Ayar Labs 提供了一个电气着陆区。Thorn注释说， 因为咱们的芯片组及他们的计较芯片是根据不异的规范制造的，而且可以彼此交流，这就为咱们于市场上提供了更广泛的运用 有可能将不异SKU（库存单元）的芯片组运用到很多差别类型的计较及数据流量架构中。

从芯片的光子学角度来看，激光能力的加强也提高了芯片的能力。 今朝的芯片速率是4TB/s，而行将在2025年推出的采用UCIe布局的芯片速率将到达 8TB/s。 Thorn说。Ayar Labs的芯片是由GlobalFoundries于其Fotonix工艺（300妹妹硅晶圆；见图2) 上制造的，而 SuperNova 则来自多个供给商。

图2：基在 GlobalFoundries Fotonix 单片射频 (RF) 互补金属氧化物半导体 (CMOS) 的 TeraPHY 光学 I/O 晶圆。

硅片上的集成光子学

将光子技能集成到多芯片封装中时（见图 3），会碰到一些挑战。

咱们正于将光子技能融入到电气封装中， Thorn说， 制造历程中有几件事是差别的：起首，需要测试封装中的电路，以确保其 优良 并到达预期机能，但此刻还有需要测试封装中的光子学，这是于封装测试线上实行的新举动。咱们及互助伙伴破费了年夜量时间及精神，来确保咱们于封装及测试方面具备多量量出产能力。

光子学封装中触及的光纤（不单单是光纤的毗连，还有包括光纤束于体系中的路由）需要以多量量的方式完成。

另外一个挑战是热治理。Ayar Labs创立SuperNova的缘故原由之一是， 激光于温度动力学上的体现与硅差别， Thorn说， 咱们的芯片采用CMOS工艺制造，是以它能蒙受的温度规模及体现与 CPU 及 GPU 所用的硅片不异。可是，当激光器最先变热或者于硅所到达的温度下事情时，它们的体现就最先差别了。它们的寿命会遭到影响，波长的孕育发生、跟踪及挪动方式也会遭到影响。

是以，激光光源是零丁长途搭建的，而且设计成可以放置于办事器机架的差别部门，甚至阔别办事器机架，为激光器的寿命提供更有益的情况，而芯片则可以放于硅片阁下。

图3：一个包罗四个TeraPHY光I/O芯片及客户专用集成电路的多芯片封装。

成长规划

Ayar Labs 已经经出产了数千个芯片的工程样品，以供市场来查验其制造、封装及测试历程。

按照咱们的客户于解决数据中央内部问题方面的需求，以和他们于生态体系撑持方面取患上的进展，估计到2026-2028年时期，

光I/O的贸易产物将会年夜量涌现。 Thorn说， 各人起首会看到它被那些需要它并能带来最年夜好处的范畴所采用 人工智能基础举措措施范畴。将来于任何需要更年夜通道、更低能耗、更快传输数据之处，都将会采用光 I/O。

除了了人工智能基础举措措施，Ayar Labs还有与Lockheed Martin等公司互助，摸索飞机上的雷达体系怎样从光学芯片中受益。 雷达体系的计较芯片与铜线相连，以是雷达体系之间的通讯都是经由过程铜线举行。 Thorn注释说， 假如用光纤代替铜线，用光互连代替电互连，不仅可以得到更快的数据传输速度，让你以差别的方式思索怎样利用雷达体系，并且还有可以减轻飞机的重量。只要能减轻飞机或者汽船的重量，就能将其转移到其他可能需要携带的有用载荷上，从而从中获益。

Ayar Labs正于研究的另外一个颇有意思的运用范畴是与爱立信互助开发的基站塔 摸索于基站塔顶怎样采用光学芯片实现更多的计较布局，而不是将计较送到更中心的计较中央。

估计于 2026-2028 年人工智能基础举措措施及数据中央运用窗口以后，很多其他市场也可能会跟进。

介入到这项事情中真的很酷， Thorn 说， 于行业内，很少有时机介入到真正完全转变数据中央及计较引擎事情方式的工作中。这项事情就是此中的一个时刻，可以或许介入此中真的使人很是高兴。

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