台积电押注非传统光学技术

在全光 AI 数据中心的竞争格局中，半导体制造巨头台积电近日做出新布局 —— 宣布与桑尼维尔初创公司 Avicena 达成合作，共同生产基于 MicroLED 技术的互连产品。这一技术尝试以务实姿态切入行业痛点，旨在通过光学连接替代传统电连接，以低成本、低能耗的方式满足日益增长的 GPU 间通信需求。

AI 集群的通信瓶颈与光学互连的必然性

随着大型语言模型及同类 AI 模型的计算需求呈爆发式增长，AI 集群在数据量、带宽、延迟和传输速度等维度面临前所未有的挑战。当前，单个人工智能数据中心机架内用于连接处理器和内存的铜线传输模式，正逐渐逼近物理极限，光纤替代已成为行业共识。台积电副总裁蔡崇信指出："业界迫切需要将光纤连接尽可能靠近电路板。" 这一需求背后，是电连接在高速率、低延迟场景下难以突破的能效与密度瓶颈。

Avicena 的无激光光学互连方案

Avicena 提出的 LightBundle 平台采用了颠覆传统的技术路径：通过数百颗蓝色 MicroLED 光源，经成像型光纤实现数据传输。这一模块化设计巧妙规避了传统激光光学方案的核心痛点 —— 激光器的复杂性对可靠性、成本和功耗的威胁。蔡崇信评价其 "非常另类"，但恰是这种非传统路径，使其在短距离通信场景中展现独特优势。

技术原理与性能突破

传统光纤连接依赖可插拔模块实现光电信号转换，而 Avicena 的方案则另辟蹊径：

• 无激光架构：摒弃多波长激光传输模式，转而通过多芯成像光纤（每条 10GB/s 通道独立光纤）将 MicroLED 阵列与光电探测器阵列直接连接，发射器类似微型显示屏，探测器则如同摄像头，实现 "像素级" 数据传输。
• 超高带宽与能效：单条光纤链路仅需 300 像素即可实现 10Gb/s 速率传输，传输距离超过 10 米，净速率高达 3Tb/s。凭借显示器与摄像头的百万级像素分辨率潜力，该技术可进一步扩展至更高数据速率，且功耗显著低于铜线连接。

成熟产业链支撑下的商业化优势

Avicena 技术的核心竞争力在于对成熟产业链的整合利用：

• 组件复用：LightBundle 平台依托 LED、摄像头、显示器等已成熟的消费级技术，无需开发环形谐振器、梳状激光器等硅光子学所需的新型组件。正如 CEO Bardia Pezeshki 所言："我们能基于现有产能和成本体系快速调整，而硅光子学需要数十年时间培育新组件。"
• 台积电的制造赋能：台积电选择为 Avicena 生产光电探测器阵列，正是看中 LED 产业的成熟度 —— 消费级 LED 产品已形成规模效应，既能满足机架内 10 米距离的传输功率需求，又可通过冗余设计降低成本。蔡崇信强调："这种方案本质上具备高性价比和可靠性优势。"

能效对比与行业影响

数据显示，Avicena 的 LightBundle 原型已实现亚皮焦 / 比特的能耗表现，而传统基于激光的光学方案 "难以低于 5 皮焦 / 比特"。这种能效差距在大规模 AI 集群中将形成显著的成本与性能差异。随着台积电的加入，这一无激光光学互连技术有望加速从实验室走向商用，为全光 AI 数据中心的架构变革提供新范式，甚至可能重新定义 GPU 与交换机之间的通信规则。

在硅光子学主导的光互连赛道之外，Avicena 与台积电的合作开辟了一条 "成熟技术 + 制造巨头" 的差异化路径。这场关于 "电转光" 的技术博弈，或许正孕育着 AI 基础设施领域的下一个颠覆性突破。

台积电在硅光子时代已取得显著技术进展，推出硅光子晶圆制造能力、系统级集成芯片互连技术SOIC X及紧凑型通用光子引擎COUPE，带来短互连优势和创新设计机会，同时优化有源器件，提高功率效率和数据吞吐量。英伟达与台积电合作开发基于硅光子学的芯片原型，进一步提升AI芯片性能。硅光技术融合了CMOS技术超大规模逻辑、超高精度制造特性和光子技术超高速率、超低功耗优势，有望成为集成光电子和微电子的最佳方案。

国际半导体产业协会（SEMI）预计，到2030年，全球硅光芯片市场规模将达到78.6亿美元，年复合增长率高达25.7%。一个前景无限的庞大市场，即将成为半导体行业的新焦点。