HOT CHIPS 2025: Lightmatter 的 Passage M1000，為什麼 3D Photonic Interposer 是 AI 系統的必然選項

當 AI 系統繼續放大，真正的瓶頸開始出現在封裝層級

隨著 AI 模型規模與系統算力持續擴張，問題早已不只是單顆晶片效能，而是整個系統如何被有效地「組裝」在一起。

• 單顆 GPU 或 ASIC 無法承載完整模型與資料流

• 系統效能高度依賴晶片之間的互連頻寬與延遲

• 封裝不再只是把晶片放在一起，而是系統效能的一部分

• 傳統封裝與互連方式逐漸接近物理極限

Lightmatter 的核心判斷是，如果 AI 系統要持續擴展，封裝架構本身必須被重新設計。

為什麼傳統 2D interposer 正在接近極限

目前主流的先進封裝，大多仍建立在二維平面的 interposer 架構上。

• 訊號與 I/O 資源主要沿著晶片邊緣配置

• 頻寬擴展高度依賴 perimeter 長度

• 走線密度與訊號交錯問題愈來愈嚴重

• 功耗與延遲隨著距離快速上升

即使導入 Co-Packaged Optics，本質上仍然是二維平面的延伸，並沒有真正改變「邊緣受限」的結構。

Passage M1000 的核心概念：真正的 3D 光子 interposer

Lightmatter 在 Hot Chips 2025 發表的 Passage M1000，並不是一個傳統意義上的光學模組，而是一個 3D photonic interposer。

• 光子層成為封裝結構的核心，而非附加元件

• 計算 die 以 face-down 方式直接鍵合在光子層上

• 光學 TX/RX 成為晶片下方的內建資源

• I/O 不再集中在邊緣，而是可在整個晶片平面分布

這樣的設計，從根本上改變了封裝與互連的角色定位。

為什麼「3D」是關鍵，而不只是光學

Lightmatter 強調的是 3D，而不只是 photonics，原因在於架構層級的限制無法只靠材料改變解決。

• 二維架構的瓶頸在於邊緣與平面走線

• 3D 架構可以引入垂直方向的 I/O 與頻寬

• 光學提供距離與能效，3D 提供密度與擴展性

Passage M1000 的價值，在於同時解決這兩個問題，而不是只優化其中一個。

Passage M1000 帶來的系統能力

從系統層級來看，Passage M1000 提供的是一個全新的互連平台，而非單一產品。

• 封裝頻寬可達百 Tbps 等級

• 支援上千條 SerDes 與光學通道

• 可直接對接高密度光纖連接

• 支援可重構的 optical circuit switching

這使得 AI 系統在互連拓撲上，不再被固定的電氣連線方式限制。

為什麼這條路線不追求短期量產

Lightmatter 並沒有將 Passage M1000 定位為立即大規模量產的方案，這是一個非常誠實且關鍵的訊號。

• 3D 光子 interposer 的製造與良率門檻極高

• 封裝成本遠高於現有 2.5D 或 CPO 架構

• 系統導入需要高度客製化設計

但這並不代表它不重要，恰恰相反，這代表它瞄準的是下一個不可避免的階段。

Passage M1000 對超大規模 AI 系統的意義

在超大規模 AI 系統中，傳統的「更多機櫃、更多交換器」策略開始失效。

• 系統延遲累積，影響同步效率

• 能耗快速上升，邊際效益下降

• 拓撲設計愈來愈複雜

3D photonic interposer 提供了一條不同的路。

• 將更多互連能力拉回封裝內部

• 讓系統像一顆更大的晶片運作

• 降低對外部交換層級的依賴

這正是 Passage M1000 想要展示的未來方向。

與 Celestial AI、Ayar Labs 路線的差異

如果將這三家公司放在同一張光互連地圖上，可以清楚看出差異。

• Celestial AI 將光學引入 SoC 內部

• Ayar Labs 用 retimer 延伸現有電氣生態

• Lightmatter 則重寫封裝本身的結構

Passage M1000 是三者中最激進、也最長期的路線。

Simple Tech and Trend 的觀點

Lightmatter 展示的不是下一代產品，而是下一個物理與架構邊界。

• 當二維封裝無法再承載系統成長

• 當互連成為效能與能耗的主要限制

• 3D photonic interposer 將從研究題目變成工程選項

Passage M1000 代表的是一個清楚的訊號：AI 系統的未來，勢必要從平面走向立體。