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英伟达CPO技术再进一步:光引擎上移硅中介层

英伟达CPO技术再进一步:光引擎上移硅中介层 九顶创业生态圈
2026-11-02
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导读:在2026年SEMICON West半导体展上,英伟达悄然亮出了两张光互连研究的新底牌:一项叫OOI(Opti
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在2026年SEMICON West半导体展上,英伟达悄然亮出了两张光互连研究的新底牌:一项叫OOI(Optics-on-Interposer),另一项是DWDM密集波分复用。前者解决芯片到光引擎的电信号路径问题,后者突破单根光纤的传输容量上限。两项技术各自瞄准光互连链路的不同环节,却共同指向同一个方向——把光做得更靠近计算芯片,同时把光纤侧的带宽密度再往上推。

需要先划清边界:这两项成果目前仍停留在实验室阶段,英伟达并未给出产品化时间表或具体导入计划。


一、OOI:光引擎搬家,从有机基板搬到硅中介层

理解OOI之前,需要先看清楚传统CPO的信号路径。

现有CPO方案中,光引擎安装在有机封装基板上。计算芯片产生的电信号,要先穿过硅中介层,再经由有机基板才能抵达光引擎,完成电光转换。这段路径虽然比传统可插拔光模块短得多,但仍然存在缩短空间。

OOI的核心改动,是把光引擎直接搬到硅中介层上,与计算芯片"同层居住"。 电信号不再需要绕道有机基板,而是通过中介层上的高密度布线直达光引擎。

这看似只是安装位置的微调,实则牵动整个封装内部的互连架构。硅中介层提供的布线密度远高于有机基板,光引擎上移后,不仅能压缩电信号传输距离,还能利用中介层的高密度互连能力,开辟更多并行电连接通道。

这里藏着一个值得品味的技术哲学:与其死磕单条通道的速率极限,不如靠并行通道数量堆出总带宽。 英伟达此前发表的论文《Beyond CPO》就阐述了这一思路——利用中介层的高密度布线,用更多相对低速的并行电连接,换取芯片与光引擎之间更高的总带宽。这与AI集群不断膨胀的互连带宽需求正好对口。

当然,OOI并不等于彻底抛弃有机基板。供电、机械支撑等功能仍需有机基板承担,改变的只是计算芯片到光引擎之间的信号传输路径。

二、DWDM:8个波长塞进一根光纤,总带宽做到256Gb/s

如果说OOI解决的是"电到光"的入口问题,DWDM瞄准的则是"光到光"的管道容量。

英伟达此次展示的DWDM方案,原理并不复杂:在单根光纤中同时注入8个不同波长的光信号,每个波长承载32Gb/s数据通道,8路并行合计256Gb/s。 相当于把一条单车道公路变成了八车道高速公路,路面宽度(光纤数量)不变,通行能力翻了8倍。

这项研究的技术细节此前已在2026年3月的OFC会议上披露,论文题为《A 256 Gb/s DWDM Optical I/O in a 3D-stacked EIC/PIC Silicon Photonics Platform》。研究采用3D堆叠架构,电子集成电路(EIC)使用7nm工艺,光子集成电路(PIC)使用65nm工艺,8+1通道结构中8个通道传数据、1个通道专传时钟,时钟通道不计入256Gb/s数据带宽。

值得注意的是,OFC展示的实验平台与此次SEMICON West公布的OOI原型是否采用完全相同的电路配置,目前尚未得到确认。

但从技术分工看,DWDM和OOI并非相互替代,而是互补关系——前者提升光纤侧传输容量,后者提升芯片到光引擎的电连接密度。两者若能合流,整条光互连链路的带宽能力理论上可以获得显著跃升。

三、从实验室到产品:三道坎横在前面

技术方向清晰,但从原型到量产,至少有三大难题横亘其间。

第一道坎:散热。 OOI将光引擎搬到硅中介层上,虽然缩短了电互连距离,但也意味着光器件与GPU等高功耗芯片成了"邻居"。计算芯片的废热会向周围扩散,而光学器件对温度变化极为敏感,微小的温漂就可能影响工作稳定性。热管理不是可选项,而是OOI能否落地的决定性因素。 英伟达2023年发表的相关研究已涉及温度控制环路验证,此次SEMICON West的技术介绍也将散热列为重点攻关课题。

第二道坎:封装制造。 光引擎从有机基板转移到硅中介层,封装内部的互连拓扑、器件布局和制造流程都需要重新设计。光学器件与计算芯片的高密度共封装,对制造精度、组装良率和光纤对准工艺提出了更苛刻的要求。

第三道坎:可维护性。 这一点容易被忽视,却直接影响产品的全生命周期成本。英伟达现有CPO产品已考虑到维修便利性——Spectrum-X Ethernet Photonics方案中,激光光源采用外置设计并置于独立温控环境,光源故障时只需更换激光器而非整机;同时采用可拆卸光纤连接器,改善组装良率和制造自动化。但OOI架构下光引擎与计算芯片深度集成,器件故障后的维修和更换将变得更加棘手。高密度集成与可维护性之间的平衡,是产品化阶段无法回避的课题。

四、CPO演进路线图:从"放进去"到"贴上去"

英伟达并非CPO赛道的新手。今年5月,Spectrum-X Ethernet Photonics交换机已宣布进入全面量产,标志着其CPO技术正式从研发迈入产品化阶段。现有供应链已跑通:台积电负责硅光子制造,日月光承担封装测试,外置激光光源、光纤及组件供应商各就各位。

而OOI和DWDM的亮相,表明英伟达并不打算在"把光引擎放进封装"这一步停下脚步。

梳理英伟达近期的研究脉络,一条清晰的演进路径正在浮现: 从早期CPO研究论文,到2026年3月OFC公布256Gb/s DWDM实验成果,再到10月SEMICON West展示OOI原型——一条路是用硅中介层提升芯片与光引擎之间的互连密度,另一条路是用DWDM提升光纤侧的传输容量。两路并进,共同推动CPO向更高集成度、更高带宽密度演进。


结语

OOI不会立刻成为下一代GPU或交换机的标配,这一点英伟达自己也很清楚。 两项技术仍在研究阶段,没有产品型号、没有量产日期,功耗改善幅度和带宽密度数据也尚未披露。

但趋势已经明确:随着AI集群规模持续膨胀,芯片间需要交换的数据量只增不减,传统电互连在功耗、距离和信号完整性上的压力只会越来越大。CPO的演进不会止步于"把光引擎塞进封装"——如何进一步压缩电互连路径、提升光互连密度,并同步解决热管理和制造良率问题,将决定下一代CPO的天花板在哪里。

对英伟达来说,OOI和DWDM或许只是两块试验田里的种子,但它们指向的,是一片正在快速生长的技术疆域。

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