8月20日,SK海力士與弗吉尼亞大學等機構的研究人員在頂級科學期刊《自然·電子學》(Nature Electronics)聯合發表論文,系統闡述了共封裝光學(CPO)技術在高效能運算與AI領域的發展路線圖。這是SK海力士首次在該級別期刊公開其AI互聯架構的技術藍圖,標誌著這家儲存巨頭正從HBM供應商向系統級架構參與者轉型。
論文指出,HBM已解決晶片內部的記憶體瓶頸,但隨著AI叢集規模擴充套件至數千塊GPU,機架與機架之間的資料傳輸成為新的制約,即“頻寬牆”。資料顯示,算力每兩年增長約3倍,而互聯頻寬同期僅增長約1.4倍,這一剪刀差正是“頻寬牆”的根源。傳統銅線電氣互聯在短距離內仍有成本優勢,但隨傳輸速度提升和距離增加,訊號損耗與功耗急劇上升,延遲也隨之增大。論文將CPO定位為突破這一瓶頸的關鍵路徑。
CPO的核心思路是將光學收發器整合進與處理器相同的封裝內,讓晶片之間用光訊號而非長距離電訊號交換資料。論文為下一代AI基礎設施設定了明確技術指標:每節點頻寬超過100 Tb/s、能耗低於1 pJ/bit、晶片間延遲低於10納秒,並梳理了CPO從2D、2.5D中介層配置到3D異構堆疊的演進路線及商業化挑戰。
論文提出的長期願景,是將光互聯進一步延伸至記憶體介面。現有方案中,光互聯主要解決處理器之間、機架之間的資料傳輸問題;而論文提出的“以光為中心”(optics-centric)架構,則通過光子中介層(photonic interposer)將處理器資源池(XPU pool)與記憶體資源池(memory pool)直接相連,使多個AI加速器共享大容量記憶體,突破現有封裝物理限制。這一架構的實際意義在於:多個AI加速器可共享一個記憶體池,而非各自配備獨立記憶體,從而提升記憶體利用效率,併為模型規模持續增長提供更靈活的擴充套件能力。
論文通訊作者為SK海力士AI基礎設施團隊負責人Seunghoon Hong,以及弗吉尼亞大學電氣與計算機工程系教授Kyusang Lee,參與機構還包括伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校(UIUC)、南洋理工大學(NTU)、麻省理工學院(MIT)和延世大學。Kyusang Lee在論文中直言,即使計算晶片更強大,若晶片間資料傳輸跟不上,整體效能也無法提升,用光互聯替代銅互聯是實現未來可擴充套件性最有前景的路徑。Seunghoon Hong則形容,CPO從根本上改變了資料在AI系統中的流動方式,消除了擴充套件算力的最大障礙之一。
從HBM供應商到系統架構參與者,SK海力士的轉型意圖明顯。Hong在採訪中表示,記憶體公司正從提供單一元件的角色,演變為通過CPO等技術幫助提升客戶整個系統競爭力的合作伙伴。Kyusang Lee也強調學術界與產業界合作的重要性,認為學術界擅長突破效能邊界,產業界則理解大規模部署的實際要求——包括製造良率、成本、散熱和供應鏈。但他同時坦承,商業化仍面臨重大挑戰,從整合低功耗光子器件到開發一致性協議、提升系統可靠性,關鍵在於將記憶體器件與控制器、光子元件和封裝作為整合系統進行協同設計。
市場反應迅速。今日早盤,SK海力士在CPO論文及回購計劃訊息刺激下大漲超11%。國內CPO概念股同步震盪拉昇,太辰光漲超12%,中京電子此前漲停,天準科技、仕佳光子、德科立、聯特科技漲超6%。這一系列波動顯示,CPO技術路線正成為資本市場關注的新焦點,而SK海力士的這份路線圖,無疑為AI互聯架構的未來提供了重要參考。