2024/12/24
久保田龙之介：作为应对数据中心用电增加的“王牌”，光电融合技术受到关注。不过，与积极研发和引进相关技术的美国和台湾相比，日本企业显得谨慎。笔者认为，引进光电融合的火车头是数据中心运营商，但日本国内运营商尚处于观望阶段，全面引进可能要到2030年以后。课题在于引进成本高昂。
用于数据中心的电力需求正随着AI（人工智能）需求的增长而迅速增加。国际能源署（IEA）2024年1月的预测显示，全球数据中心一年的用电总量到2026年将达到约1000TWh。这一规模“与整个日本的用电总量相差无几”（IEA）。预计到2030年将增至约3000TWh，达到2026年的3倍。
随着AI需求的提高，数据中心的使用正在迅速扩大（来源：IEA）
在此情况下，备受期待的是光电融合。不仅是机架之间和电路板之间，芯片之间的数据传输也积极使用光子。与以往只使用电力的传输相比，可以减少能量损耗，控制热量产生，从而大幅降低电力消耗。
一般来说，光子传输在信号布线中的比例越大，传输效率就越高。不过，这方面存在技术障碍，各家企业正在分阶段开发提升这一比例的技术。
举例来看，最近数年相继披露的是“Co-Packaged Optics（CPO，共封装光学）”。可实现IC（集成电路）之间的光子布线。具体来说，用于处理电信号的EIC（电子集成电路）和作为光学零部件的PIC（光子集成电路）被集成在同一基板上。
光电融合技术正在逐步推进技术过渡。拉近开关IC、逻辑半导体和光学引擎之间距离的趋势仍在持续（出处：日经XTECH基于台湾ASE Holdings的资料而制作）
CPO的引进已经在全球范围内开始。例如，大型半导体制造商美国博通（Broadcom）于2024年3月宣布，向多个客户提供了面向数据中心的CPO产品“Bailly”。美国英特尔（Intel）也在2024年3月展示了该公司称之为“Optical Compute Interconnect（OCI）”的光电融合芯片。虽然被称为OCI，但是也属于CPO。2024年9月，台积电（TSMC）等倡议并成立了有关光电融合的联盟“SEMI Silicon Photonics Industry Alliance（SiPhIA）”，台企等30多家企业参与其中。
英特尔的光电融合小芯片使用了与被称为“Optical Compute Interconnect（OCI）”、与CPO相同的技术，可实现PIC和EIC的三维封装（出处：英特尔）
“尚未主动探讨”
近来，笔者有机会采访了日本国内的数据中心运营商，当时隐约地期待能听到“正在全面研究光电融合产品的引进”这样的说法，但是很快就感到失望。
“我们感觉光电融合差不多十年内能够实现”。“还没有主动讨论。如果今后能够普及，则希望引进”。日本国内不同大型数据中心运营商被问及引进光电融合时这样回答。
当问及原因时，所有企业都表示引进成本高是一个问题。光电融合的供应链尚未充分完善，相关制造商也还很少。目前还不具备大规模低价引进光电融合产品的环境，日本国内数据中心运营商对其定位是未来技术。一家大型数据中心运营商的高管表示，“现状是投资风险很高。现实和理想状态之间存在差距”。
对于数据中心运营商而言，光电融合只是应对日益紧张的电力需求增加的手段之一。例如，通过把CPU和GPU的冷却方式从空冷转换为水冷，可以提高电力效率。此外，还具有将CPU和GPU切换为电力效率更高的AI 专用处理器的手段。
不过，这些企业一致认为“光电融合是迟早会普及的技术”。预计将在2030年以后引进。这是因为企业对于日本政府对引进光电融合技术的补贴有所期待。
日本经济产业省在半导体战略中，把光电融合的实际应用定位为继台积电子公司Japan Advanced Semiconductor Manufacturing（JASM）和Rapidus（东京都千代田区）的半导体工厂之后的“第三步”。第三步定在2030年以后，提出实现基于封装内光子布线等的新一代光数据中心。
用于实现封装内光子布线的技术被称为“光I/O”，被认为是CPO的下一阶段。在日本国内，NTT的子公司NTT创新设备公司（NTT Innovative Devices）作为新一代信息通信平台“IOWN”构想的一环，力争在2032年实现光I/O的商用化。日本经济产业省将发挥主导作用，对该公司等提供财政支援，显示出推动其应用于数据中心的姿态。
另一方面，日本在光电融合的关键技术方面也拥有几家重要企业。例如，用于向PIC输入输出光信号的光纤桥接跳线（FAU）领域有扇港产业株式会社（Senko Advance Co.,Ltd.）的子公司美国Senko Advanced Components和住友电工涉足。台湾分析集团以赛亚调研（Isaiah Research）透露，台积电的光电融合技术采用了这两家企业的产品。
Senko Advance Co.,Ltd.Senko Advance Co.,Ltd.日本国内数据中心全面引进光电融合可能要等到2030年以后经济产业省提供补贴。但是笔者认为，日本要想借助NTT的国产技术等走在前列，这样做有点晚。台积电提出光电融合联盟的背景是“也在讨论重新构筑供应链”（以赛亚调研）。在该联盟中，台积电携手台湾零部件厂商共同开发低价的FAU，有可能取代日系企业。为了避免这种情况，日本可能需要迅速完善国内的光电融合供应链，并在国内创造需求。
久保田龙之介 日经XTECH
资料来源：日经XTECH
https：//xtech.nikkei.com/atcl/nxt/column/18/00138/102501629/
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Original article: http://cn.nikkei.com/columnviewpoint/column/57582-2024-12-24-05-00-05.html?print=1
