美國商務部近日宣布，將向晶片代工企業GlobalFoundries提供3億美元聯邦資金，支持其矽光子技術研究。根據意向書條款，政府將獲得GlobalFoundries 1%的股權。此次合作距該公司獲得3.75億美元聯邦補助金用於建設量子晶片晶圓廠僅相隔兩個月。
GlobalFoundries主要運營晶圓代工廠，依據客戶提供的設計方案製造晶片。該公司的核心優勢之一是生產無需最先進制程工藝的低功耗處理器，同時也生產針對Wi-Fi信號過濾等特定任務優化的輔助晶片。
矽光子技術是此次合作的核心方向，泛指驅動光纖網路運行的晶片，而這類網路正是全球眾多AI數據中心的基礎設施支撐。
GlobalFoundries將利用此次聯邦資金加速矽光子技術的研發進程，重點布局一項名為"共封裝光學"（CPO）的關鍵技術。
在現有架構中，伺服器交換機將所處理的數據流量以電信號形式表示，再通過可插拔收發器將電信號轉換為光束，經光網路傳輸後，目的端的另一個可插拔收發器再將光信號還原為電信號。數據在交換機內部的傳輸路徑較為繁瑣：需依次經過處理器、基板、主機板，最終到達網路埠，方可向外傳至可插拔收發器。
數據流量穿越多個硬體組件的過程會消耗大量電力，且容易產生傳輸錯誤，這使得可插拔收發器必須集成糾錯晶片，從而推高了光網路的建設成本。
GlobalFoundries正在研發的CPO技術正是為解決上述問題而生。該技術將收發器直接集成至交換機處理器中，省去數據在多個中間組件間的流轉環節，從而顯著降低功耗並削減硬體成本。
今年5月，GlobalFoundries推出了名為SCALE的CPO製造技術，並已涵蓋光電二極體（用於產生光網路傳輸數據所需的光）和調製器（通過改變光的物理特性將資訊編碼至光束中）等多種收發器組件。
在聯邦資金的支持下，GlobalFoundries將重點推進新型光學材料、光子晶圓技術及先進封裝工藝的研發，其中先進封裝領域將優先聚焦3D混合鍵合技術——這是一種將多層矽晶粒垂直堆疊的製造方法。
"矽光子技術是AI基礎設施的核心所在，"GlobalFoundries首席執行官蒂姆·布林表示，"過去十年，業界一直將銅互連向光互連的轉變視為未來趨勢；如今，這一轉變已然到來，隨著工作負載日趨複雜，光互連正以更高頻寬和更優能效驅動數據傳輸。"
GlobalFoundries計劃研發可支持400吉比特每秒頻寬連接的矽光子硬體，並設定了較現有產品實現五倍能效提升的目標。
Q&A
Q1：GlobalFoundries獲得的3億美元聯邦資金將用於哪些方面？
A：這筆資金將用於加速GlobalFoundries在矽光子領域的研發，重點方向包括新型光學材料、光子晶圓技術和先進封裝工藝，其中先進封裝將優先推進3D混合鍵合技術。此外，公司還將重點發展共封裝光學（CPO）技術，目標是開發支持400Gbps頻寬、能效較現有產品提升五倍的矽光子硬體。
Q2：共封裝光學（CPO）技術解決了什麼問題？
A：現有光網路架構中，數據需經過處理器、基板、主機板、網路埠等多個硬體組件才能傳至收發器，過程中會消耗大量電力並產生傳輸錯誤，為此還需額外集成糾錯晶片，推高了建設成本。CPO技術將收發器直接集成至交換機處理器中，跳過中間環節，可同時大幅降低功耗和硬體成本。
Q3：矽光子技術和AI數據中心有什麼關係？
A：矽光子晶片是光纖網路的核心驅動元件，而光纖網路正是全球眾多AI數據中心的基礎通信設施。隨著AI工作負載不斷增長，數據中心對高頻寬、低功耗的光互連需求持續攀升，矽光子技術的發展直接關係到AI基礎設施的傳輸效率與能耗水平。
