英伟达已向光半导体厂商Coherent投资20亿美元(约3200亿日元),双方就面向新一代AI基础设施的光学技术展开合作[1][2]。如今,Coherent在美国得克萨斯州谢尔曼的制造厂房扩建工程已经动工。为什么承担数据传输的主角正从铜布线转向光?本文梳理此次发布的要点。

为什么AI需要"光的布线"

英伟达的新一代系统在连接设备的规模上实现了数量级的提升。例如"Vera Rubin Ultra NVL576",把8个各搭载72块Rubin Ultra GPU的NVLink机架捆绑在一起,让总计576块GPU作为一个系统运行[1]。在如此远的设备之间,传统的铜布线已无法以足够的速度传送信号。

信号传输速率越高,铜布线能够保持信号的距离就越短[1]。若用铜连接8个机架,整形信号的电路会消耗电力,白白浪费本应用于计算的电力。于是登场的,是把数据转换为光来传输的硅光子(利用光的半导体技术)。从电转换为光时只需付出一次性的代价,而一旦变成光,因距离造成的损耗几乎为零[1]。英伟达表示,到NVL576这样的规模,光会成为能效最高的选择。

Coherent制造的,正是为此所需的部件。该公司的"可插拔光模块"是约U盘大小的收发器,插入英伟达网络交换机的前面板,承担铜无法触及的机架间数据传输[1]。每个模块内各装有一颗用磷化铟(InP)这种化合物半导体制成的激光器。

得州工厂扩建将增产什么

此次动工的,是位于谢尔曼的现有工厂制造厂房的扩建[1]。在这里增产的,是芯片、服务器与数据中心之间以光速传输数据时作为基础的InP晶圆。Coherent拥有号称全球首条6英寸磷化铟生产线。

关键在于晶圆的尺寸[1]。硅工厂使用12英寸晶圆,而全球大量的InP生产至今仍停留在3至4英寸。由于晶圆面积与直径的平方成正比,从3英寸升级到6英寸,可用面积大约增至4倍,一次制造能取得的部件更多,成本也随之下降。据称,建起第一条产线花了50年,而仅用1年就把这一产能提升到4倍,可见AI需求之迅猛。

工厂全面投产后,仅此一处就有望带来超过550个直接就业岗位[1]。半导体激光器最初诞生于美国的实验室,贝尔实验室于1970年实证了可在室温下工作的版本。此后技术与制造大多转移到海外,但Coherent自1971年创立以来一直在美国坚持制造。

英伟达与Coherent的3200亿日元级合作

此次扩建处于双方深化合作的延长线上[1]。英伟达与Coherent的合作已有约20年,2026年3月双方进一步达成多年期战略合作[1][2]。英伟达向Coherent投资20亿美元(约3200亿日元),以支持研发、未来产能和美国本土制造,同时还签订了规模达数十亿美元的先进激光与光网络产品采购合约[2]

英伟达自身也提出,要通过行业合作在美国本土生产最高达5000亿美元(约80万亿日元)规模的AI基础设施,并在亚利桑那州和得克萨斯州新设基地[1]。此次工厂扩建还获得了旨在推动芯片制造回流美国的CHIPS法案5000万美元(约80亿日元)补助。

※1美元=160日元(截至2026年6月16日)

光学部件不像逻辑芯片那样引人关注[1]。但GPU规模越大,"连接的能力"就与"计算的能力"同样重要。Coherent首席执行官Jim Anderson表示,AI靠计算运转,却靠连接扩展规模,而支撑这种连接的根基正在谢尔曼成长。

总结

获英伟达投资20亿美元的Coherent,在得克萨斯州谢尔曼动工扩建光半导体工厂[1]。此次增产的,是承担AI基础设施"光的布线"的磷化铟晶圆。在数百块GPU作为一个系统运行的时代,光正取代铜成为传输数据的主角。它算不上光鲜的产品,但作为支撑AI算力规模扩张的根基,这些不易被察觉的部件,其存在感今后将愈发凸显。

[1] https://blogs.nvidia.com/blog/coherent-texas-ai-optical/

[2] https://nvidianews.nvidia.com/news/nvidia-and-coherent-announce-strategic-partnership-to-develop-optics-technology-to-scale-next-generation-data-center-architecture