超越先进封装，光芯片走向Chiplet

几年前，Lightmatter 通过展示人工智能加速器 Mars 引起了轰动，该加速器重新思考了电子计算和移动数据的范式。他们展示了一种使用光子学进行计算的处理器。该芯片承诺将延迟、带宽和功率提高多个数量级。由于芯片所涉及的软件和计算结构的刚性，该芯片最终没有成功。

Lightmatter目前已经创建了这种AI计算产品的第二代，称为Envise，希望通过 Passage 打破高级封装和 IO 的限制。

目前人工智能和HPC等领域的问题规模呈指数级增长，但摩尔定律将无法跟上。

因此，该行业已转向使用chiplet来组合更大的封装，以继续满足计算需求。将芯片分解成许多chiplet并超过标线限制将实现持续缩放，但这种范例仍然存在问题，将数据移出芯片的功耗成本也将成为限制因素即使采用最先进的封装形式，带宽仍然有限。

Lightmatter 不想将硅放在硅上，而是希望通过 Passage 颠覆先进的封装游戏。Passage 连接到光学中介层上的 48 个客户芯片。Passage 建立在GlobalFoundries Fotonix 45CLO 工艺技术之上。它旨在以非常高的带宽和性能连接许多芯片。这种optical interposer打破了带宽限制，在每个tile之间提供每秒 768 太比特，并且可以以每秒 128 太比特扩展到多个interposers，这是传统封装无法达到的能力和规模水平。

Lightmatter 的晶圆级硅光子芯片主要采用硅基制造技术；它有许多相同的限制。即光刻工具的标线限制。GlobalFoundries 和 Lightmatter 通过缝合波导解决了这个问题。纳米光子波导的光罩间连接在每个光罩交叉处仅具有 0.004 dB 的损耗。波导损耗为 0.5 dB/cm，每个 Mach-Zehnder 干涉仪损耗为 0.08 dB。每次交叉也有 0.028 dB 的损耗。

Lightmatter 表示，借助 UCIe，他们可以运行最高规格的 32Gbps chiplet到中介层互连。如果使用直接 SERDES，他们相信它们可以以 112G 的速度运行。客户 ASIC 被 3D 封装在中介层之上。然后 OSAT 将组装这个最终产品。它可以有多种变体，从 48 个芯片到只有8个芯片的更小的interposer。passage封装还必须为封装在顶部的芯片供电。它通过使用 TSV 为每个tile提供高达 700W 的功率来做到这一点。在这个功率级别需要水冷，但如果客户ASIC消耗较少，他们可以使用空气冷却。

Lightmatter 还举了一个分解内存设计和多租户架构的例子。他们开始他们的 interposer可以支持任何协议，包括 CXL。interposer顶部的客户 ASIC 可以通过重新配置网络实现气隙，因此在特定芯片之间传递数据是不可能的。最大的问题是产品是否会出现以及何时会出现。这可能只是vaporware，也可能是高端领先的分类服务器设计的未来。Lightmatter 必须吸引其他公司为这个平台制造芯片。这些公司必须将其昂贵的开发信任与未经证实的合作伙伴。