芝能智芯出品

　　在 2025 年 Hot Chips 大会上，Lightmatter 发布了其最新的光学互连平台 Passage M1000，这个产品以硅光子技术为核心，通过在中介层直接集成光学 I/O，为计算和存储芯片提供了高达 114Tbps 的双向通信带宽。

　　有趣的地方是突破了传统电气互连在封装边界上的限制，通过微环调制器、16 波长激光器与可重构光路交换等技术，大家可以看到光学通信在芯粒化计算架构中的优势。

　　Part 1

　　Lightmatter的技术实现路径

　　计算系统的扩展速度正在被互连瓶颈所制约，GPU、AI 加速器和 XPU 的算力需求指数级增长，传统 SerDes 方案虽然不断演进，但在封装外围的引脚密度与功耗开销上已逼近极限。

　　Passage M1000 将光学 I/O 直接下沉至封装中介层，形成计算芯片、内存芯片与光学器件的近距离集成。

　　在架构层面，Passage M1000 的核心是光学中介层。

　　计算芯片和内存芯片可以被共封装在这一层上，数据通过微环调制器实现光信号的生成与调制，再经由 16 波长激光器组成的波分复用系统进行高效传输。

　　相比电气互连，光学链路具有带宽密度高、损耗低和跨距更长的优势。这使得 M1000 能够提供 114Tbps 的总带宽（每个方向 57Tbps），并成为未来迈向 200Tbps 级 XPU 与 400Tbps 级交换机的第一步。

　　在器件层面，Lightmatter 采用了硅微环作为调制元件。

　　与常见的电吸收调制器（EAM）相比，微环具有更紧凑的结构优势，能在有限封装面积内集成更多通道，从而提升 I/O 密度。

　　为了应对光学元件与电 SerDes 尺寸不匹配的挑战，M1000 在设计中通过 3D 堆叠实现了紧凑封装，并引入液冷解决方案（CoolIT 冷却器）来控制高带宽运行下的热负荷。

　　M1000 的光路具备一定的可重构性。其交换网络不仅能实现链路的动态分配，还能在发生故障时进行冗余切换。

　　这种光路交换能力与传统电路不同，类似具备自愈能力的光学网络层，为大规模数据中心和 AI 集群的高可靠性运行提供了保障。

　　Part 2

　　从技术原型到规模部署

　　在 Hot Chips 2025 上，不止 Lightmatter 一家在推进光子互连。Celestial AI 等厂商提出了不同的光学调制路线（如 EAM），业界仍在探索哪种技术路径在性能、功耗与成本之间更具平衡。

　　Lightmatter 倡导的微环方案虽然紧凑，但在温度漂移与制造复杂度上仍存在挑战。市场不会由单一技术主导，而是多路线并行，最终由应用场景决定最优解。

　　硅光子技术虽然具备大规模 CMOS 工艺兼容性，但在光源、波导耦合、精密封装等环节仍面临较高成本。尤其是 M1000 的 16 波长激光器与多通道微环，需要保持严格的工艺一致性和温度稳定性，否则容易带来信号失真和能耗上升。

　　如何在保持性能的同时实现高良率量产，是光子互连能否走出实验室的关键。

　　当前主流 GPU、CPU、XPU 仍然以电 SerDes 为主要互连方式。Passage M1000 的设计需要与这些器件通过 SerDes 对接，再转化为光信号。这种混合架构在过渡期是必然的，但也增加了系统复杂性。

　　未来若要真正发挥光学互连的优势，需要计算芯片厂商更深度地采纳光子封装方案，而这涉及标准化接口、EDA 工具链以及供应链的共同演进。

　　Lightmatter 已经展示了参考平台，从单机展示到云数据中心大规模部署，需要经过长周期的验证，包括长期稳定性、不同应用负载下的功耗表现，以及与现有网络交换机的兼容性。

　　博通 Tomahawk 6 提供了 102.4Tbps 的交换能力，而 M1000 的目标是 400Tbps 级别。如何让光学方案在高端交换市场真正具备替代性，还需时间来验证。

　　小结

　　Lightmatter Passage M1000 通过在中介层集成光学器件，将带宽密度提升至百 Tbps 级别，并为未来数百 Tbps 的系统架构奠定基础，Passage M1000 代表了算力与带宽再平衡的尝试。

　　原文标题 : 光子互连平台Lightmatter Passage M1000技术解析 | HotChips2025