ECOC 2025 技術焦點：Synopsys 談 448G 電氣介面在 AI 網路光學中的角色

前言

在光學會議上談電氣介面似乎有點「不合群」，但事實上，光學與電氣介面是緊密耦合的。無論是 Pluggable 光模組、CPO (Co-Packaged Optics)，還是未來 chiplet 化的架構，都必須依賴高速電氣介面將訊號送入與送出光學引擎。

Synopsys 在 ECOC 2025 的演講指出：448G 電氣介面將是 AI 網路的關鍵拐點，因為它同時決定了 調變方式、FEC 編碼、傳輸距離、以及光模組設計的取捨。

內容

1. 為什麼電氣介面仍然重要？

• 功能定位：即使未來全面光化，電氣介面仍是 GPU/ASIC 與光模組之間的必要橋樑。

• AI 網路需求：

  • Scale-Up：機櫃內 GPU-to-GPU，需要極低延遲與高 Radix（大規模直連）。

  • Scale-Out：跨機櫃/機房，需要更長距離與高可靠性。

• 挑戰：銅纜的傳輸距離已從 7m → 5m → 3m → 2m → 1m 不斷縮短，光學必然介入，但電氣介面仍是決定效能的核心。

2. 448G 的難度

• 比 200G 更困難：信號完整性、封裝、走線損耗更嚴苛。

• 調變方式：

  • IMDD 光學 已趨向 PAM4。

  • 電氣端仍在爭論：PAM4 還是 PAM6/PAM8？不同調變會影響 FEC 與系統延遲。

• FEC 影響：

  • 歷史上光學端常接受電氣端定義的 FEC（如 RS-FEC）。

  • 在 448G 時代，可能需要新的 FEC 編碼，平衡 誤碼率、延遲與功耗。

3. 電氣互連的演進路徑

• 被動銅纜 (DAC)：功耗最低，但 reach <1m。

• 有源銅纜 (ACC/AEC)：透過 re-driver 或 re-timer 延長距離，但增加功耗。

• 共封裝銅 (Co-Packaged Copper)：被認為是「必然選項」，在 CPO 架構中縮短電氣走線，降低損耗。

👉 結論：電氣介面不會消失，而是逐步轉向 短距離 + 高效能 + 與光學緊密耦合 的角色。

4. 光電協同設計

• Gearbox Approach：兩個 200G lanes → 一個 400G lane，成熟但效率有限。

• CPO 極端願景：一切電氣介面消失，完全由光子 chiplet 承擔，但需要巨大架構轉變。

• 現實結果：混合架構（Pluggable + CPO + Co-Packaged Copper），需要光電協同優化。

5. 未來的關鍵挑戰

• 調變與編碼選擇：PAM4/PAM6/PAM8 與對應的 FEC。

• 電氣介面簡化：隨著光學更靠近 ASIC，電氣通道縮短，系統設計更容易，但需新封裝技術。

• 材料展望：目前仍以 CMOS 為主，但未來可能需要 複合半導體 (如 InP/GaAs) 來突破極限。

總結

Synopsys 的觀點揭示：

1. 448G 電氣介面是必然挑戰，比 200G 難度更高。

2. 電氣與光學緊密耦合，決定了調變、FEC 與光模組設計方向。

3. 混合互連將長期存在：被動/有源銅纜、Pluggable、CPO 將共存，依應用場景取捨。

4. 未來需光電協同設計：不只是單一技術，而是系統級整合。

5. 材料創新仍在前方：目前硅仍可延續，但長遠可能需要複合半導體。

整體而言，Synopsys 提醒產業：AI 網路的瓶頸不只在光學，而在光電交界。448G 電氣介面將是下一代資料中心能否順利邁向 1.6T/3.2T 的關鍵基石。