OFC2026 - 16波長 800-Gbps 雙向矽光子互連技術 - Lightmatter

在 OFC 2026 的技術議程中，高效能運算（HPC）與 AI 集群的互連架構轉型成為核心焦點 。矽光子領導廠商 Lightmatter 由其光子學資深總監 Nikhil Kumar 發表了最新的技術突破：全球首款基於微環共振器（Microring Transceivers）的 16 波長 800-Gbps 雙向單模光纖連結 。這項技術不僅解決了頻寬密度的瓶頸，更針對 AI 運算環境中最棘手的熱穩定性問題提出了具備量產可行性的解決方案 。

核心技術解析：從插拔式模組走向 3D 堆疊 Passage™ 架構

Lightmatter 在會中明確繪製了光學互連的演進路線圖，強調光學元件必須「離晶片越來越近」以降低功耗並提升頻寬密度 。

• 演進路徑： 從 Gen I 的插拔式光學元件（Pluggable Optics），歷經 Gen II 的板載光學（On-board Optics, 如 L20 200G 方案），演進至 Gen III 的 2.5D 共封裝光學（CPO），最終目標是 Gen IV 的 3D 堆疊 Passage™ 技術 。

  
  

• 優勢核心： 將光學元件與 SoC 整合，可顯著降低互連功耗、提高晶圓邊緣的頻寬密度，並繞過傳統 PCIe 等中間階段 。

  
  

800-Gbps 雙向連結：低延遲與高能效的極致平衡

Lightmatter 展示的 16 波長雙向連結方案，在單根光纖中實現了 800 Gbps 的總傳輸速率（雙向各 8 個波長）。

關鍵性能指標

參數項目	技術數值	產業意義
調變格式	50 Gbps NRZ	簡化電路複雜度，降低延遲
誤碼率 (BER)	1E-9 (無 FEC)	達成 Pre-FEC 等級，極速數據交換關鍵
光學功耗	2.6~pJ/bit$	遠低於傳統電學互連與傳統光模組
傳輸距離	1 公里單模光纖 (SMF)	足以覆蓋現代超大規模資料中心機房
鏈路損耗	3 dB 通道損耗 / 6 個連接器	具備高度的佈線容忍度

該系統採用微環調變器（MRM）作為核心，其直徑僅約 $15 \mu m$ 。MRM 同時具備調變與多工（Multiplexing）功能，透過耗盡型 PN 結（Depletion PN junction）進行調變，並使用電阻加熱器（Resistive heater）進行波長鎖定 。

克服環境挑戰：極速熱補償與偏振不敏感技術

矽光子微環技術長期以來的痛點在於對溫度極度敏感。Lightmatter 展示了其專有的 回饋控制迴路 (Feedback Control Loop)，在波動劇烈的熱環境下表現驚人 。

1. 熱穩定性： 系統能承受高達 2000 degC/s 的晶片表面溫度劇烈變化 。實驗數據顯示，在 25-105 degC 反覆循環中，BER 曲線保持平坦，證明控制系統能即時追蹤熱漂移 。

   
   

2. 偏振不敏感： 透過偏振擾亂器（Polarization scrambler）測試，無論 TE 或 TM 模態如何變化，系統皆能穩定運行，這對於實際資料中心光纖部署至關重要 。

   
   

通向 1.6T 與 32T：Passage™ 100 與生態鏈整合

除了 800G BiDi 方案，Lightmatter 進一步揭露了 Passage™ 100 系統，這是一個採用 16 波長 PAM4 的單向連結方案，實現了單光纖 1.6 Tbps 的傳輸能力 。其功耗在包含 PIC 與雷射的情況下仍低於 3~pJ/bit 。

HVM (高產量製造) 生態鏈整合

Lightmatter 強調其技術已準備好進入大規模量產，並建立了強大的生態系合作夥伴 ：

• 晶圓製造： TSMC (台積電), GlobalFoundries (格羅方德), Tower Semiconductor 。

  
  

• 封裝測試： ASE (日月光), Amkor (艾克爾) 。

  
  

• IP 供應商： GUC (創意電子), Synopsys (新思), Cadence 。

  
  

Simple Tech Trend 觀點：

Lightmatter 在 OFC 2026 展現的技術跨度令人印象深刻。STT 認為以下三點是本次演講最重要的產業訊號：

1. Pre-FEC 的關鍵突破： 在 AI 運算中，FEC（前向糾錯）帶來的延遲是性能殺手。Lightmatter 能在 1km 距離實現 1E-9 BER，這意味著「近零延遲」的光學互連已成為現實。

2. 散熱問題不再是矽光子的死穴： 2000 degC/s  的補償能力顯示其控制電路與光子學設計已高度成熟，足以應付 GPU 高負載切換時產生的熱衝擊。

3. 封裝技術的典範轉移： 從傳統光模組廠商的主場，轉向由台積電、日月光等半導體巨頭主導的 3D 堆疊與 CPO 生態，這將重塑未來三年的光通訊供應鏈毛利分配。

隨着 224G 與 448G SerDes 的成熟，Lightmatter 的 Passage™ 平台將成為 AI 巨頭（如 NVIDIA, Meta）尋求非傳統 Interconnect 方案時的首選。未來 18 個月，我們預期會看到更多基於 3D 堆疊光學引擎的客製化 ASIC 進入試產階段。