電子發燒友網報道（文/吳子鵬）當前，摩爾定律遇到了非常大的挑戰，傳統硅器件要實現性能提升需要付出高昂的代價。在這個大背景下，光電混合被認為是未來計算芯片突破性能瓶頸的有效手段。就連有全球半導體風向標之稱的ISSCC會議對光電混合也是高度關注，在2024年世界人工智能大會（以下簡稱：WAIC 2024）上，曦智科技所展示的領先的光電混合技術同樣得到了廣泛的關注。

WAIC 2024觀眾參觀曦智科技展臺

面向AI大模型所需要的計算和互連兩大關鍵環節，曦智科技展示了首款基于片上光網絡技術（oNOC）的全長、全高、雙插槽PCIe Gen3的人工智能推理卡OptiHummingbird，CPO共封裝光學 (Co-Packaged Optics）方面技術儲備，以及其他光計算、光互連硬件等。

打造硅光技術和光電混合算力新范式

很多人將光電混合定義為未來的科技之光，這其實并不夸張，硅光芯片和光通信等前沿技術在計算和傳輸方面所體現出來的優勢是巨大的。比如，光子芯片具有高速、大帶寬和低功耗的特點，可以更好地實現海量數據的高效處理，并避免電信號的傳輸噪聲和傳輸延遲。同時，硅光計算芯片能夠在單芯片內融入多種光子器件，不僅有更高的集成度，而且能夠兼容傳統的硅半導體器件和制造工藝。

曦智科技OptiHummingbird里面的芯片便是采用先進的封裝技術，將硅光芯片和微電子芯片通過中間層進行垂直封裝。在這顆芯片內部，微電子芯片提供了64個計算核，硅光芯片則提供oNOC(Optical Network on Chip）片上光網絡。oNOC可以實現單個電芯片（EIC）內部的數據傳輸，也可以實現封裝內部多個電芯片（EIC）之間的數據通信，因此oNOC是實現片上多核異構計算的核心技術。通過oNOC技術和光電混合，使得搭載相關芯片的OptiHummingbird加速卡具有非常高的計算能效，只需要被動散熱，硬件功耗僅為65W。

為打造集成硅光技術與光電混合的算力新范式，曦智科技目前擁有多項前沿的技術儲備。比如oMAC光子矩陣計算：通過光來替代傳統的電子進行數據處理，可執行線性運算，主要指乘法與加法，也可理解為矩陣-矩陣或矩陣-向量之間的乘法；oNET片間光網絡：光芯片起到類似optical BUS的作用，將單元內部需要傳輸的數據集中起來，通過光傳播介質（如光纖）與其他單元進行數據交互。

基于這些前沿的技術，曦智科技也展示了一些前沿的成果，比如曦智科技第二代光子計算處理器PACE，PACE的核心是64x64的光學矩陣乘法器，由一塊集成硅光芯片和一塊CMOS微電子芯片以3D封裝形式堆疊而成。PACE的單個光子芯片中集成超過10000個光子器件，運行1GHz系統時鐘。在展會現場，曦智科技演示了PACE在解決最大割問題上的速度，顯著優于該產品發布時市場上領先的GPU芯片。

助力實現資源池化和全光互連

除了光電混合的計算能力，曦智科技也在積極布局光電傳輸，現階段這方面的需求是巨大的。舉兩個典型的市場需求，第一個是數據中心采用計算和存儲分離式架構，很大程度上依賴于PCIe和CXL等低延遲互連，通過光互連實現CXL是非常有效的手段；第二是全光底座的打造，通過超大規模全光組網、城域池化波分和全光綜合接入等關鍵技術，實現超大帶寬、超低時延、超高可靠的連接網絡，在全光底座和計算單元的連接上，也有巨大的光電混合需求。

WAIC 2024上，曦智科技展示了首款兼容PCIe和CXL協議的數據中心計算光互連硬件產品Photowave，具有標準PCIe卡、OCP 3.0 SFF卡和有源光纜等多種產品形態。該產品系列可配置x16、x8 、x4 、x2等不同通道數，適用于服務器平臺、CXL交換機、存儲應用以及xPU之間的互連，兼容性強。Photowave具有非常明顯的低延遲和能效優勢，設計數據傳輸延遲低于20納秒，其中有源光纜延遲低至1納秒以下，功耗也降至15瓦以下。這里需要特別提到的是，Photowave的核心技術便是oNET片間光網絡，oNET和CXL的融合是一種強強聯合，可以幫助數據中心更好地實現資源池化和橫向擴展。

曦智科技Photowave計算光互連硬件產品

曦智科技工作人員表示，Photowave讓數據中心主要資源全部解耦和池化，支持單模和多模光纖實現，最大支持數十米的傳輸距離，并且資源可靈活調配和增減。

曦智科技還展示了基于OCS的跨服務器XPU光互連。OCS（Optical Circuit Switching）是一種基于光學交叉開關原理的光信號控制交換技術，其核心功能是在光層面對信號進行快速、靈活的路由和切換，使服務器端口實現直接光學互連，過程中無需光電轉換，能耗大幅度降低。

綜合而言，曦智科技在光互連方面提供的產品包括互連線纜、OBO板載光組件、OCP轉接卡和互連板卡。

結語

Yole的統計數據顯示，2022年全球硅光市場規模達到6,800萬美元，受益于用于提升光纖網絡容量的數據中心收發器的推動，預期2028年全球硅光市場規模將達到6億美元，其間硅光芯片年復合增長率預估為44%。當前，光傳輸在數據中心領域已經得到了廣泛的認可，隨著硅器件的計算瓶頸愈發明顯，未來光電混合的計算芯片也有巨大的發展前景。無論是計算還是傳輸，曦智科技都已經走在了產業前沿。