澜昆微CEO董晶晶:OIO光互连芯片破解AI算力带宽墙

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2026年9月9日至11日,以“跨界融合·全链协同,共筑特色芯生态”为主题的IICIE国际集成电路创新博览会在深圳国际会展中心举行。在同期举行的AI算力时代硅光产业峰会上,上海澜昆微电子科技有限公司首席执行官董晶晶博士发表《高密度AI计算光互连》主题演讲,结合AI算力集群的演进痛点,系统拆解了光互连技术从LPO、NPO/CPO向OIO演进的产业趋势,并全面展示了公司以3.2T单片光I/O芯片为核心的全产品线布局,为AI算力纵向扩展(Scale-up)场景提供了高带宽、低延迟、低功耗、可量产的硅光互连解决方案。

AI算力Scale-up升级,倒逼光互连技术代际跃迁

随着AI大模型训练向SuperPod及更大规模集群演进,算力密度的指数级增长正让传统电互连面临难以逾越的“带宽墙”,计算算力(FLOPS)的提升速度持续领先于内存与互连带宽的增长节奏,两者之间的缺口直接造成GPU闲置率攀升,成为制约AI算力有效释放的核心瓶颈。

董晶晶在演讲中指出,这一矛盾驱动光互连的应用场景从传统的机架间、节点间横向扩展(Scale-out),加速向芯片间、芯粒间的纵向扩展(Scale-up)渗透。产业技术路径也随之清晰迭代,从早期的板载光模块(LPO),到近封装光学(NPO)、共封装光学(CPO),最终走向光电深度融合的片上光I/O(OIO),沿着集成度提升、带宽提升、延迟降低的方向持续演进。

OIO专为高密度、低延迟的芯片间互连而设计,特别适用于Scale-up架构下的xPU互连。其目标是实现与封装内电气互连(如UCIe)相当的带宽密度、能效和延迟,同时具备光信号长距离传输的独特优势,使得构建跨多机架的超节点集群高性能组网成为可能。

“OIO并非简单地将电芯片(EIC)与光芯片(PIC)通过封装组合在一起,它与计算架构及AI算法深度相关,电气与光学层面的标准协同同样至关重要。”董晶晶强调,不同于LPO/NPO/CPO多基于SerDes互连的定位,OIO核心聚焦裸片间(die-to-die)的高速连接,是支撑先进AI计算芯粒架构的关键互连技术。

在标准层面,OIO技术的规模化落地离不开产业生态的协同。董晶晶介绍,当前两大核心标准正成为AI光互连的主流底座,一是UCIe芯粒互连标准,作为全球通用的芯粒互连规范,已获得AMD、英特尔、英伟达、台积电、谷歌云、阿里云等主流厂商的广泛采用,是先进AI计算芯粒架构的核心互连协议;二是OCI光计算互连物理层规范,于2026年3月正式发布,单光纤带宽可达200G,下一代规划升级至400G,采用微环技术方案,专为AI计算场景的光互连做深度优化。

Denali 3.2T单片光I/O芯片,刷新带宽密度与能效极限

演讲中,董晶晶详细介绍了公司首款OIO核心产品——Denali 3.2T单片光I/O芯片,这也是国内首个面向AI Scale-up场景的符合OCI标准的单片集成光I/O芯片。

Denali 以微环波分复用(WDM)和光电单片集成为核心技术,单片集成上百个微环谐振器和大规模波导光路,内置片上电源管理单元、数字控制电路与传感器,构建单纤8波长的WDM架构,实现了单芯片最高3.2 Tb/s传输带宽。在电接口侧,Denali支持 xPU芯片高达1Tbps/mm的高密度UCIe接口,让芯粒“直接出光”。

针对微环技术普遍关注的波长稳定性问题,芯片内置128个微环共享的波长自动控制算法与硬件电路,搭配片上监测光电二极管、监测跨阻放大器与加热结构,可自动补偿制造偏差与热漂移,无需出厂后修调(trimming)与额外测试成本,大幅提升量产可行性。

不同于传统“光电分别设计、再封装集成”的碎片化模式,澜昆微建立了OE协同设计方法学,从设计初期就开展光学与电学的联合仿真,在预仿真与后仿真阶段均引入良率与可靠性模型,再结合流片、封装与测试的全流程优化,实现性能、良率、可靠性的可预测与可管控,让产品从设计之初就面向量产。

更关键的是制造工艺层面,Denali基于45nmCMOS工艺实现真正的单片光电集成,不仅提升了集成度、消除了封装寄生效应,还带来了更高的良率与更低的成本,为大规模商用奠定了基础。

三大产品线全覆盖,生态协同加速硅光技术落地

在产品规划方面,董晶晶博士强调公司聚焦AI算力互连Scale-up赛道,形成了OIO光芯片、CPO共封装光学、NPO近封装光学三大产品线,覆盖从光电集成单片到板级的全场景光互连需求。

其中,OIO产品线以Denali 3.2T WDM微环光I/O芯片为核心,面向极致带宽密度与能效的计算互连场景,是公司技术战略的核心;CPO产品线面向交换机出光场景,适配交换芯片与算力芯片的SerDes接口,目前已推出1.6T线性直驱CPO芯片;NPO产品线则推出光互连交换卡与计算卡,采用socket方式实现,便于与主芯片集成维护,适配快速部署的集群场景。

针对不同客户的落地节奏,澜昆微还提供两条互补技术路径,除Denali单片OIO方案外,同时推出200G PAM4微环封装集成方案,采用8通道Flip Chip封装,单通道速率224Gbps,单芯片带宽1.6T-3.2T,可用于3.2T-6.4T CPO模块。封装集成方案适配快速落地与灵活配置需求,单片方案面向极致性能与能效,可满足不同阶段、不同场景的客户需求。

光互连的产业化离不开完整的产业链支撑。

上游方面,澜昆微与具备12英寸晶圆制备能力的头部硅光企业建立战略合作,共同推进微环技术的规模化制造,并联合研发3D TSV光电集成的CPO工艺技术。

下游方面,澜昆微分别面向计算、交换和存储三大领域推进合作,与计算芯片和计算卡厂商合作,为AI训练与推理集群提供高速光互连;与交换芯片和交换整机厂商合作,推进光互连在交换网络中的部署;面向DRAM Memory Pooling(内存资源池化)场景,探索存算分离架构下的高速光互连。

今年4月,澜昆微联合沐创集成电路发布了国产首款CPO智能网卡。目前,澜昆微正联合Samtec、立讯技术等伙伴推进产业生态合作。

在本次IICIE国际集成电路创新博览会上,澜昆微电子携全系列产品亮相,集中展示WDM微环光I/O芯片、线性直驱CPO芯片、光互连交换卡/计算卡等核心产品与解决方案。

“用硅光连接算力,是澜昆微的核心使命。”董晶晶表示,随着AI算力向更高密度演进,硅光互连将从“可选配置”变为“刚需底座”。从标准制定到产品定义,从工艺验证到生态构建,澜昆微正在这条赛道上加速奔跑,未来公司将持续深耕微环硅光、光电融合、先进封装集成三大核心技术,携手产业伙伴,为中国AI算力基础设施提供高性能、可量产的本土化光互连解决方案。

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