作者 | 方文三

AI正逐步接近基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的極限，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性亦隨之從芯片工藝制程的極限轉(zhuǎn)移到了[計(jì)算能力-連接性-軟件]三者協(xié)同的架構(gòu)上。

未來(lái)AI系統(tǒng)的挑戰(zhàn)，不僅在于單顆芯片的計(jì)算能力，更在于系統(tǒng)層面的協(xié)同效率。

從計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、架構(gòu)設(shè)計(jì)到軟件協(xié)同，唯有全棧式創(chuàng)新，才能真正釋放AI的潛能。

AMD收購(gòu)初創(chuàng)公司布局硅光子芯片

近日，AMD公司宣布對(duì)硅光子技術(shù)初創(chuàng)企業(yè)Enosemi實(shí)施收購(gòu)。

成立于2023年、員工規(guī)模僅為16人的Enosemi，將作為AMD在下一代AI芯片互連技術(shù)布局中的關(guān)鍵組成部分。

Enosemi致力于光子集成電路（PIC）的研發(fā)工作，其核心理念是將原本需要多個(gè)光學(xué)組件才能實(shí)現(xiàn)的功能，集成到單一芯片之中，實(shí)現(xiàn)光在芯片內(nèi)部的高速數(shù)據(jù)傳輸。

相較于傳統(tǒng)的電信號(hào)傳輸方式，光傳輸不僅速度更快，而且能耗更低，特別適合于數(shù)據(jù)中心、高性能計(jì)算以及AI等對(duì)帶寬和效率要求極高的應(yīng)用領(lǐng)域。

此次收購(gòu)的深層目的在于解決AI計(jì)算領(lǐng)域日益凸顯的[互連瓶頸]問(wèn)題。

隨著AI模型規(guī)模的不斷擴(kuò)大，芯片間的數(shù)據(jù)交互量迅猛增長(zhǎng)，而傳統(tǒng)的電子連接方式已無(wú)法滿足帶寬和能耗的雙重需求。

為了充分釋放AI芯片的潛能，互連技術(shù)必須同步發(fā)展。

因此，CPO技術(shù)被越來(lái)越多的專業(yè)人士視為未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵。

過(guò)去，這類技術(shù)多停留在理論研究階段，但在AI技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，正快速向?qū)嶋H應(yīng)用領(lǐng)域轉(zhuǎn)化。

AMD此次對(duì)Enosemi的收購(gòu)，不僅僅是對(duì)光學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的補(bǔ)充，更是旨在解決AI計(jì)算能力[最后一公里]的問(wèn)題。

這一步棋，對(duì)于AMD而言，是其在AI計(jì)算與通信領(lǐng)域關(guān)鍵環(huán)節(jié)上的一次重要布局。

此亦表明，在未來(lái)數(shù)據(jù)中心及AI集群構(gòu)建過(guò)程中，AMD將不僅能夠提供中央處理器、圖形處理器、系統(tǒng)級(jí)芯片以及現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，還能提供全面的系統(tǒng)級(jí)能力。

特別是在對(duì)計(jì)算密度要求極高的應(yīng)用場(chǎng)景中，共封裝的光電子器件可能會(huì)成為決定系統(tǒng)性能上限的關(guān)鍵因素。

Enosemi的核心技術(shù)——光子集成電路（Photonic Integrated Circuits,PICs），將使AMD在服務(wù)器機(jī)架內(nèi)部實(shí)現(xiàn)更為迅速的信號(hào)傳輸與更低的能耗。

這對(duì)于應(yīng)對(duì)日益增長(zhǎng)的AI模型訓(xùn)練與推理需求而言，是不可或缺的能力。

相較于傳統(tǒng)電氣互連方式，CPO能夠提供更高的帶寬密度和更卓越的能效表現(xiàn)。

這標(biāo)志著系統(tǒng)架構(gòu)的根本性變革，使得計(jì)算與網(wǎng)絡(luò)之間的融合更為緊密，從而滿足高性能AI工作負(fù)載所需的計(jì)算能力與可擴(kuò)展性。

Enosemi的加入，將有助于AMD迅速增強(qiáng)其在CPO領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)能力，縮短研發(fā)周期，提升產(chǎn)品系統(tǒng)性能，從而更有力地應(yīng)對(duì)英偉達(dá)在AI服務(wù)器系統(tǒng)、GPU互連等領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

業(yè)界專家指出，AMD通過(guò)并購(gòu)Enosemi，進(jìn)一步鞏固了其在光子計(jì)算及AI加速技術(shù)方面的領(lǐng)先地位。

此舉將有助于提升未來(lái)AI芯片的性能與能效，以滿足市場(chǎng)需求的迅猛增長(zhǎng)。

AMD正致力于在AI時(shí)代重塑其企業(yè)形象，從芯片制造商轉(zhuǎn)型為AI系統(tǒng)解決方案的提供者。

此次對(duì)Enosemi的收購(gòu)，不僅彌補(bǔ)了公司在光通信領(lǐng)域的不足，也標(biāo)志著AI硬件競(jìng)爭(zhēng)已進(jìn)入下一階段——系統(tǒng)全棧競(jìng)爭(zhēng)。

面對(duì)英偉達(dá)在市場(chǎng)上的主導(dǎo)地位日益穩(wěn)固，AMD采取了高效整合生態(tài)資源、持續(xù)進(jìn)行技術(shù)并購(gòu)以及系統(tǒng)化能力建設(shè)的策略，以期打破現(xiàn)狀。

在AI基礎(chǔ)設(shè)施的升級(jí)競(jìng)賽中，Enosemi的加入可能僅是序幕。

傳統(tǒng)巨頭轉(zhuǎn)型機(jī)遇與新興企業(yè)彎道超車

盡管AMD在AI芯片領(lǐng)域持續(xù)努力，但在與英偉達(dá)的競(jìng)爭(zhēng)中，AMD似乎始終未能達(dá)到與其相當(dāng)?shù)乃健?/p>

舉例來(lái)說(shuō)，在性能相近的情況下，AMD的ROCm平臺(tái)相較于英偉達(dá)的CUDA和cuDNN平臺(tái)，其普及度和成熟度尚有差距，因此在應(yīng)用生態(tài)更為豐富的英偉達(dá)面前，自然成為了首選。

鑒于此，AMD 只能尋求在性能上取得突破。CPO技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)在于其速度。

隨著AI模型復(fù)雜度的增加，[更快、更高效的數(shù)據(jù)傳輸]變得尤為重要。

據(jù)業(yè)界預(yù)測(cè)，到2027年，CPO技術(shù)在超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的普及率預(yù)計(jì)將達(dá)35%，有望成為取代傳統(tǒng)可插拔光模塊的主流解決方案。

若AMD能在短時(shí)間內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)CPO技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用，無(wú)疑將開啟新的市場(chǎng)機(jī)遇。

在硅光子領(lǐng)域，諸如英特爾、英偉達(dá)等業(yè)界巨頭實(shí)際上比AMD更早地進(jìn)行了布局。

對(duì)于英特爾、思科等傳統(tǒng)科技巨頭而言，硅光子芯片帶來(lái)了轉(zhuǎn)型與持續(xù)引領(lǐng)市場(chǎng)的重大機(jī)遇。

雖然目前量子計(jì)算市場(chǎng)還處于發(fā)展初期，但Xanadu憑借其在硅光子芯片技術(shù)上的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)吸引了眾多投資者和合作伙伴的關(guān)注，有望在未來(lái)的量子計(jì)算市場(chǎng)中占據(jù)一席之地。

英特爾已交付超過(guò)八百萬(wàn)個(gè)光子集成電路，其1.6Tbps CPO模塊的帶寬密度相較于傳統(tǒng)方案實(shí)現(xiàn)了40%的提升；

英偉達(dá)將硅光子技術(shù)整合至交換機(jī)與GPU集群中，打造了光電融合的數(shù)據(jù)平臺(tái)。

在AI加速領(lǐng)域，英偉達(dá)借助Mellanox確立了Infiniband高速網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，并通過(guò)BlueField推動(dòng)了智能網(wǎng)卡的發(fā)展。

此外，通過(guò)自主研發(fā)的硅光子平臺(tái)，公司成功推出了具備400TB/s交換能力的架構(gòu)，從而構(gòu)建了一個(gè)完整的、圍繞AI數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的生態(tài)系統(tǒng)。

英偉達(dá)最新推出的Blackwell架構(gòu)和NVLink交換系統(tǒng)，正是建立在高帶寬和低延遲的光互連技術(shù)基礎(chǔ)之上。

自2016年推出硅光子平臺(tái)以來(lái)，英特爾已向市場(chǎng)交付超過(guò)800萬(wàn)個(gè)光子集成電路（PIC）和超過(guò)320萬(wàn)個(gè)集成片上激光器，這些產(chǎn)品已被眾多大型云服務(wù)提供商所采用。

英特爾的硅光技術(shù)采用CMOS制造工藝，將激光器、調(diào)制器、探測(cè)器等光學(xué)器件與電路集成在同一硅基片上，實(shí)現(xiàn)了電子與光學(xué)的融合。

該技術(shù)支持波分復(fù)用（WDM）技術(shù)，允許單根光纖同時(shí)傳輸多種波長(zhǎng)的光信號(hào)。

同時(shí)，它還具備高效的光電轉(zhuǎn)換技術(shù)，使得硅光模塊在數(shù)據(jù)中心等應(yīng)用場(chǎng)景中能夠提供高性能的互連解決方案。

英特爾之前推出的100G和400G硅光模塊已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模商用。

公司正與云計(jì)算巨頭和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商合作，推動(dòng)硅光技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和普及。

英偉達(dá)還推出了新的生成式AI算法，增強(qiáng)了GPU加速計(jì)算光刻庫(kù)cuLitho，與基于CPU的傳統(tǒng)方法相比，顯著提升了半導(dǎo)體制造工藝。

在本年度的GTC大會(huì)上，英偉達(dá)發(fā)布了Spectrum-X Photonics，推出了一體化封裝的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，將AI工廠擴(kuò)展至數(shù)百萬(wàn)GPU。

與傳統(tǒng)方法相比，這些產(chǎn)品集成了光學(xué)創(chuàng)新技術(shù)，激光器數(shù)量減少了四分之三，從而實(shí)現(xiàn)了能效提升3.5倍、信號(hào)完整性提升63倍、大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)彈性提升10倍以及部署速度提升1.3倍的顯著優(yōu)勢(shì)。

思科作為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，也敏銳地抓住了硅光子芯片帶來(lái)的機(jī)遇。

通過(guò)收購(gòu)硅光子學(xué)芯片專家Luxtera等公司，思科迅速獲取了硅光子芯片技術(shù)，并將其應(yīng)用于自家的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中。

在電信行業(yè)，思科公司占據(jù)了接近一半的市場(chǎng)份額，Lumentum和Marvel緊隨其后。

相干可插拔ZR/ZR+模塊促進(jìn)了電信硅光市場(chǎng)的增長(zhǎng)。

以Lightmatter為代表的新興企業(yè)，則借助硅光子芯片技術(shù)實(shí)現(xiàn)了彎道超車，對(duì)行業(yè)格局產(chǎn)生了強(qiáng)大的沖擊。

Lightmatter專注于硅光子芯片在AI領(lǐng)域的應(yīng)用，研發(fā)出了高性能的硅光子芯片和光子互連技術(shù)。

推出的Envise芯片結(jié)合了光子學(xué)和基于晶體管的系統(tǒng)，能夠?yàn)锳I工作負(fù)載提供強(qiáng)大的計(jì)算支持。

通過(guò)與云服務(wù)提供商和芯片制造商合作，Lightmatter 的技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，推動(dòng)了AI計(jì)算性能的提升。

短短幾年間，Lightmatter 就獲得了數(shù)億美元的融資，估值大幅提升，成為了硅光子芯片領(lǐng)域的一顆耀眼新星，打破了傳統(tǒng)芯片企業(yè)在AI計(jì)算領(lǐng)域的壟斷格局。

另一家新興企業(yè)Xanadu則專注于量子計(jì)算領(lǐng)域的硅光子芯片研發(fā)。

量子計(jì)算被認(rèn)為是未來(lái)計(jì)算領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，硅光子芯片在量子計(jì)算中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

Xanadu通過(guò)創(chuàng)新的設(shè)計(jì)和技術(shù)突破，研發(fā)出了適用于量子計(jì)算的硅光子芯片，為量子計(jì)算機(jī)的小型化和實(shí)用化提供了可能。

結(jié)尾：

盡管硅光子技術(shù)的發(fā)展前景廣闊，但其發(fā)展仍遭遇三大主要障礙：

首先是熱管理問(wèn)題：在光子器件與計(jì)算芯片共同封裝的過(guò)程中，由于發(fā)熱導(dǎo)致硅波導(dǎo)折射率發(fā)生漂移，因此需要開發(fā)新型的熱補(bǔ)償算法。

其次是產(chǎn)業(yè)鏈成熟度不足：關(guān)鍵組件如連續(xù)波激光器、鍺硅探測(cè)器等尚未實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，其成本占光模塊總成本的比重高達(dá)60%。

第三是生態(tài)協(xié)作需求較高：需要構(gòu)建一個(gè)跨芯片制造商、光模塊供應(yīng)商以及云服務(wù)提供商的開放聯(lián)盟，以統(tǒng)一CPO接口標(biāo)準(zhǔn)等。

部分資料參考：維科網(wǎng)光通訊：《AMD收購(gòu)硅光[黑馬]》，科技圈觀察：《半導(dǎo)體巨頭再出手：收購(gòu)硅光子初創(chuàng)企業(yè)Enosemi》，鎂客網(wǎng)：《硅光子芯片，AMD不想缺席》