ECOC 2025 技術焦點：AI 時代下的光互連抉擇：VCSEL 與矽光子，誰將勝出？

drshawnchang
10月1日
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前言

隨著 AI 系統對能耗、密度與成本的挑戰不斷加劇，光互連技術走到關鍵分歧點：VCSEL 是否仍能演進以滿足下一世代需求，或是 Silicon Photonics 將成為主流？ 來自系統廠、模組商與晶片設計公司的 12 位專家在工作坊中，針對技術路線、可製造性、可靠性與經濟可行性，分享了深入觀點。

各公司與講者觀點

LightCounting – Vlad Kozlov

市場趨勢：AI/雲端投資增長仍超出預期，帶動光模組需求。
技術觀察：
- 矽光子已是市場主流，特別在單模應用、LPO 與 CPO 領域。
- 但 VCSEL 近年強勢回歸（100G、200G 產品已量產）。
- LiNbO₃ 薄膜與其他材料（如 EAM）也可能切入。
結論：未來市場不會單一技術獨霸，而是多種技術並行。

Meta – Drew Alduino

AI 網路需求：
- Scale-up (機架內)：距離較短，銅纜/VCSEL/直驅 DAC 仍有優勢。
- Scale-out (跨機架)：距離可達 500m，需單模 SiPh 或 EAM。
挑戰：
- AI 工作負載要求極低丟包率，傳統 TCP 容錯機制不足。
- Transceiver 可靠度直接影響 AI 集群運算。
結論：VCSEL 在 scale-up 仍可存活，但 scale-out 將由矽光子主導。

Oracle – Mark Filer

網路架構：AI 叢集需要 非阻塞網路、<2µs 延遲、極高可靠性。
技術觀點：
- NIC 至第一層交換機即需 >65m，VCSEL 難以勝任。
- 多數應用將走向單模光纖 + 矽光子方案。
- OCI 正在探索 LPO、CPO，以降低成本與功耗。
結論：SiPh 是主流選擇，但需解決製造成本與可靠性問題。

NVIDIA – Henning Lysdal

觀點區分：
- Scale-up：短距離、機架內，高密度環境 → VCSEL/銅纜具優勢（低功耗）。
- Scale-out：跨機架、長距離 → 矽光子更合適，尤其在 CPO 架構下。
瓶頸：
- VCSEL：可靠度（高功率驅動導致壽命隱憂）。
- SiPh：插入損耗與需高功率雷射/DSP。
未來：整合至 silicon interposer 或先進封裝將成為關鍵。

Huawei – Jiangwei Man

應用邊界：
- <100m：VCSEL 更佳。
- 500m：SiPh 或 EML 方案更適合。
優勢：
- VCSEL：低成本、小尺寸、低功耗，封裝測試成本低。
- SiPh：長距離與高速 (>200G) 更有潛力。
結論：兩者將在不同應用場景共存，而非互相淘汰。

Lumentum – Matt Sysak

觀點：不僅是「VCSEL vs. SiPh」，還要考慮 InP、薄膜 LiNbO₃ 等新興技術。
關鍵挑戰：可靠度、功耗與供應鏈。
強調：CPO 與 LPO 將重塑市場，但製造成本與成熟度仍是瓶頸。

Celestial AI – Subal Sahni

立場：強力支持矽光子深度整合。
技術核心：
- 開發 Photonic Fabric，將光學直接整合進 XPU 封裝。
- 使用 EAM (Electro-Absorption Modulator)，兼顧小尺寸與熱穩定性。
- 能實現 Tbps/mm² 級密度，同時降低 DSP 與功耗。
結論：SiPh 是長期解決方案，可突破「記憶體牆」與「能耗牆」。

Sicoya – Hanjo Rhee

觀點：
- 矽光子已在 200mm/300mm 晶圓廠實現大規模量產能力。
- 未來需結合 III-V、SiN 等材料，提升速率與靈活性。
- 中期：IM-DD 仍是主流。
- 長期：相干矽光子有機會進入資料中心。
結論：矽光子平台將持續擴張，技術演進取決於材料整合與封裝。

Berxel – Connie Chang-Hasnain

堅定支持 VCSEL：
- 2D 陣列結構 → 可持續擴展頻寬密度。
- 多模光纖/連接器成熟 → 成本低、容差高。
- 冗餘設計 → 提升可靠性。
進展：已量產 25G/50G/100G VCSEL，開發 200G PAM4。
結論：VCSEL 仍具備演進潛力，不會消失。