当576颗GPU横跨8个机架组成一个单一系统，铜缆在信号衰减和功耗面前已触及物理极限。英伟达给出的答案是——用光代替电，并为此砸下20亿美元。
引言：英伟达的算力拼图
2026年3月2日，英伟达宣布向全球光子学领导厂商Coherent（高意）投资20亿美元，并签署了长达数年的战略合作协议与数十亿美元的采购承诺。这并非一笔简单的财务投资——它锁定了下一代AI数据中心核心硬件“光互连”的上游产能，标志着AI算力竞争已从GPU芯片延伸至底层通信材料与技术。
当地时间6月16日，该战略合作的第一个里程碑在美国得克萨斯州谢尔曼市落地：全球首条规模化量产的6英寸磷化铟（InP）晶圆厂扩建项目正式奠基。英伟达创始人兼CEO黄仁勋亲自执锹破土，足见其对这一战略布局的重视。
“AI靠算力运行，但靠互联实现规模化——谢尔曼就是制造这种互联的地方。”
—— Coherent首席执行官 Jim Anderson
是什么让黄仁勋为一座晶圆厂站台？答案在于，当AI集群从万卡级向十万卡级迈进，传统的电互连已成为那个最短的木板。
铜的尽头，光的起点
铜缆的物理极限
AI大模型的训练依赖于成千上万颗GPU（如英伟达GPU）的协同工作。随着系统规模指数级增长，GPU之间的数据搬运成为巨大挑战。
以英伟达未来的Vera Rubin Ultra NVL576为例，当576颗GPU横跨8个机架组成一个单一系统时，传统铜缆连接遭遇了物理“天花板”：
1
信号严重衰减
在高速传输下，铜缆无法在长距离（跨机架）保持信号完整性。
2
功耗激增
为了补偿信号损失，需要大量“重定时器”进行信号调理，消耗巨大电力。
黄仁勋在奠基仪式上直言：“破解该难题唯一的方法是使用硅光子学。”
为什么是光？为什么是磷化铟？
光互连的优势在于，完成电光转换后，光信号在光纤中的传输损耗几乎与距离无关，且带宽极高。这正是英伟达大力推进CPO（共封装光学） 和NPO（近封装光学） 等光互连技术的原因。
而实现电光转换的核心材料，正是磷化铟（InP）。
01
核心地位
磷化铟属于Ⅲ-Ⅴ族复合半导体，具备优异的直接带隙特性，电光转换效率极高，是制造高速光模块、激光器、探测器的唯一核心衬底，也是CPO技术规模化的底层基础材料。
02
战略稀缺性
行业数据显示，当前全球超八成的磷化铟需求由AI数据中心拉动。然而，全球合规有效产能严重不足，供需缺口长期维持70%以上。有机构预测，2026至2030年全球磷化铟需求将增长近20倍。
因此，英伟达的20亿美元，本质上是为未来的AI霸权提前锁定了最稀缺的“战略物资”。
从3英寸到6英寸：一场关乎成本的升级
Coherent此次扩建的核心，是6英寸磷化铟晶圆生产线。目前全球大部分InP生产仍停留在3英寸和4英寸晶圆——产量更低，每批能够得到的芯片也少得多。如果升级到6英寸晶圆，可用面积大约是3英寸晶圆的4倍（面积与直径平方成正比），从而大幅降低成本并释放AI建设所需的产量。
黄仁勋对此评价道：“Coherent建立第一条生产线花了50年，而在一年内，他们将其产能提升了4倍，这反映了市场对于加速计算的需求程度。”
CPO：从“可插拔”到“共封装”的必然
英伟达的这笔投资，不仅是为了磷化铟晶圆，更是为了押注CPO（共封装光学）这一未来技术路线。
传统方案的瓶颈
目前数据中心主流的“可插拔光模块”，虽然灵活，但面临功耗高、信号损耗大、带宽受限等痛点。当光模块与交换芯片分离时，电信号在PCB板上的长距离传输带来了显著的功耗和延迟。
CPO的“极致集成”
CPO的核心理念，是将光引擎与交换芯片或计算芯片（XPU）封装在同一基板上，大幅缩短电信号传输距离。
根据英伟达的官方报告，其Quantum-X InfiniBand与Spectrum-X以太网平台通过硅光集成，能够将信号损耗从22dB降至4dB，单端口功耗由30W降至9W，能效改善达3.5倍。
CPO的演进路径也清晰可见：
NPO（近封装光学）
NPO
光引擎与芯片物理分离但共基板，是过渡方案。
CPO（共封装光学）
CPO
光引擎与芯片同一封装体内，是当前主流方向。
OIO（光输入/输出）
OIO
光电单片集成，带宽密度达到Tbps/mm²级，是终极形态。
产业链连锁反应
英伟达的20亿美元重注与德州工厂的动工，正在全球光通信产业链引发地震。
巨头“锁产”，重塑供应链
英伟达通过投资和长协，不仅锁定了Coherent的产能，更向全球光模块厂商宣告了CPO时代的到来。
此举深刻改写了全球磷化铟产业竞争格局：一方面，海外高端产能加速向头部算力厂商集中；另一方面，美国通过《芯片与科学法案》补贴，推动磷化铟核心产能回流美国本土。
与此同时，全球其他龙头也闻风而动：
日本JX金属计划到2030财年前投资1200亿日元，将磷化铟衬底产能提高至2025财年的7至10倍。
Lumentum也获得了英伟达20亿美元投资，并推进约40%的磷化铟扩产计划。
行业数据显示，海外厂商的产能已接近满负荷运行，扩产周期长达2-3年，头部企业的在手订单已排至2028年，供需缺口可见一斑。
技术路线之争：玻璃桥挑战传统
在CPO规模化进程中，光耦合工艺曾是“最后几微米”的瓶颈。传统的光纤阵列单元（FAU）组装复杂、良率爬升困难，成本高昂。
就在Coherent工厂奠基前后，全球光纤巨头康宁发布了一款名为Glass Bridge（玻璃桥） 的光互连组件，试图用晶圆级离子交换波导工艺替代传统的V型槽精密装配，将光互连从“精密机械装配”推进到“半导体晶圆制造”。
玻璃桥（Glass Bridge） VS 传统FAU
康宁的Glass Bridge短期内对现有方案冲击有限，但中长期来看，它为CPO的大规模商业化提供了另一种降本增效的可行性路径。
结语：AI的下半场，是连接之战
英伟达的20亿美元押注，揭示了AI算力竞争的下半场规则：计算能力固然重要，但将成千上万颗芯片连接成一台“巨型计算机”的互连能力，正成为决定胜负的关键。
从GPU到CPU，再到光互连；从铜缆到磷化铟，再到CPO技术。英伟达正在构建一个从芯片设计、制造到数据中心互联的全栈式帝国。这场“光进铜退”的革命，不仅关乎材料科学的突破，更是一场关于AI时代基础设施定义权的终极较量。
当数据在数据中心内以光速流动，AI的潜力才真正开始被释放。
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