从台积电的硅光平台看“CPO和铜缆之争”
橙子不糊涂
一、巨头入场:台积电的硅光战略
简单说一下台积电和NV在干什么。
台积电在刚刚结束不久的IEDM2024上发布了自己的硅光平台,详细介绍了自己打造的先进的硅光代工平台和关键光子器件的性能。并且强调“专为满足下一代数据通信日益增长的需求而量身定制”。
台积电在硅光子全链条上都有布局,分为COUPE和CI。简单介绍一下CI,台积电把带有光互连、电信号互连两重功能的interposer称为Composite Interposer(CI),对应的封装平台称为iOIS_CI。
那么COUPE是硅光芯片的流片和封装,而CI是硅光芯片和其他ASIC的封装,这个可以看 重新重视AI算力(中)——博通发布带CPO的ASICs全新重大进展里面带提到的“带CPO的ASICs,所以说台积电目前的“野心”是通吃整个硅光链条两大核心环节。
NV这次讲了自己的宏伟蓝图,3D结构的集成芯片(下图):
硅光互连、GPU的“分层”(GPU叠在GPU 上!?)、3D堆叠DRAM...总之就是非常牛p了,但只是一个愿景...但这件事儿估计得2027年甚至更久之后,因为SiPh需要增加产量,提高良率。NV只有保证每月能获得100万个以上的SiPh芯片才会正式推出,同时堆叠本身工艺非常难,而且会产生大量的热量,需要考虑材料,同时需要考虑芯片内散热...这个有点太太超前了,现在搞个机柜散热都拉扯的来来回回的...
互连上,从之前NVIDIA最新的产品路线图来看,CPO switch中的Quantum3400X800 InfiniBand交换机将于25Q3发布(InfiniBand交换机有144个MPO光接口,支持36个3.2T CPO模块,内部带有4个28.8T交换芯片,可提供115.2T的总交换吞吐量,下图),随后在2026年推出Spectrum4 Ultra X800以太网交换机。
目前NV一直在和台积电合作搞大硅光解决方案,从之前披露的信息看,NV的Scale-Out(p.s. Scale horizontally,横向扩展,向外扩展)网络用Quantum交换机和Spectrum交换机,而Scale-Up(p.s. Scale vertically,纵向扩展,向上扩展)网络用NVswitch交换机。
也就是说:Scale-Out看中互连能力,Scale-Up能力的拓展需要增加GPU、Memory来扩大节点本身的深度和性能。
另外Scale-Out采用高速PAM4的路线,即100G/lane,200G/lane、400G/lane,这个也是现在可插拔光模块的路线,具体的方案其实就是COUPE,大家有个印象就行,不太重要。
总结:
台积电+NV为了应对
(1)AI 集群规模不断扩大;
(2)新一代 GPU 的带宽需求不断增长;
(3)低延迟和低成本,在大力搞“超越分立解决方案性能又可以节能同时还要降低成本的光互连”,采用的方式就是共封装,就是集成。
集成分两个环节:一个是COUPE,台积电擅长硅(电),现在要攻克光,把电光发生和转换封装在一起;另一个是硅光芯片+ASIC,就是CI。
二、台积电发布的PDK,把COUPE平台推到了新的进度节点上
先介绍一下PDK。工艺设计工具包( PDK )是半导体行业使用的一组文件,用于为设计集成电路所用的设计工具建模制造工艺,PDK由晶圆厂构建。这次台积电展示了COUPE的PDK器件库,有Si/SiN/无源/有源器件,非常全面,这意味着COUPE已经基本成型,算是初步搞定了COUPE的工艺的实验室大部分工作。
这里面台积电的报告详细解释了这些器件的性能,比较牛的的就是“Dual-microring resonator”,一个由由两个对称圆形 Si WG 和集成加热器组成的双微环谐振器 (DMRR)。微环的特点是面积非常小,对应就是功耗很小,直径在微米级别。总之就是尽可能的发挥自己在Si(电)领域的能力,把器件做小、功耗做低。其他的器件就不介绍了,报告里有,已经上传星球了。
三、从台积电的硅光平台看“CPO和铜缆之争”
其实最近IEDM上,也有关于Cable的报告,只不过关注度相对来说没有这么高。因为确实大力搞硅光的都是NV、台积电、博通、Marvell,这些公司提出的架构和方案一个比一个“高科技”,点燃了大家对于下一代光互连数据中心的热情。
但是我们得很清楚一个事儿,就是愿景归愿景,路得一步一步走。台积电第一步的工作就是完成2025年工作,而现在的COUPE3.0要到2026年开始逐步完善,就已经非常好。而真正量产可能得到2027甚至2028,因为台积电的COUPE3.0确实非常的牛了,COUPE用双微环调制器,CI也是微环调制器,那就是面积小又小,功耗低又低,纯纯高科技。
争“光进铜退”还是“光退铜进”本身就是伪命题,因为光肯定在进,但铜现在也在进,二者“进”的方式和产生的资本市场估值结果不同。光进是说从光模块到硅光模块后面要到CPO,而铜进说的是明年GB200和GB300就是对铜缆有很现实的需求。真的到了明年下半年,或者2026年,台积电的COUPE有了明确的催化,那时候再说光进铜退确实没问题。
而产生的资本市场结果就不一样了,现阶段CPO利空的不是铜连接,而是光模块...铜连接因为所处的产业阶段比较早(虽然爆发期可能不会很长),但是确实演绎的还不够充分,光模块去年涨,今年又涨,到了这个阶段CPO看到花头了,大家心里肯定痒痒。所以CPO的进展,目前并不会对铜连接的业绩造成直接的冲击,同时对于估值和预期影响也不会特别大,这是明年的事情。
对于铜连接来说,该如何定位?
目前阶段的理性选择,但趋势不利。也不一定就是过渡方案,未来铜互连还会有,不过随着CPO的进展估值得降,降多少那还要看几个月之后的市场环境。因为全光互连这件事情还真的比较遥远,但是这是方向。也就是说,趋势上对于铜连接不利,用量从技术和巨头愿景来说是下降趋势(包括英伟达),因为鬼知道未来会不会搞出百万卡级别的集群,光互连对于各种资源比如土地、功耗、机柜减重等等都非常重要。
但是对于资本市场的表现来说,其实预期和价格并不是一一对应的。涨多了就看看长期趋势是不是还有想象空间,跌多了就看看短期业绩是不是有安全边际。最近铜连接的表现,其实是单纯的情绪估值提升,并不是在计价产业趋势,而是在计价产业的边际催化,比如AEC、用量提升、业绩能见度提高等等。我们不需要也不应该来反向归因,把股价和长期产业趋势直接划等号。
最后总结一下,我们可以得到两点:
(1)光一定是未来的趋势;(2)未来就是大玩家的天下。
国内的公司可以和台积电或者英伟达合作,具体怎么合作不知道,但是一定是制造相关的。至于国内光模块能不能搞出和台积电或者博通类似的CPO大方案,这个事情目前还有点难。台积电尝到了AI的甜头,现在关于AI任何机会他都不想放过。
产业和技术研究,和国内资本市场的交易应该割裂开,老黄来A股弄NV产业链的公司,也得亏钱啊...也想不明白为什么之前光模块公司的估值能比NV还贵,新易盛轻松5 60X PE,天孚通信随便7 80X PE...因为在老黄看来,光模块也好,铜缆也好,都是“选择方案”,为的就是更好的性能、更低的功耗、更小的面积,谁能做到我用谁的,你们去卷吧...
既然短期AEC和铜连接有业绩边际大幅增长的预期,那么分歧之下的大回调我们就应该乐观看待,直到涨的实在看不下去了,再想想台积电和英伟达的CPO,毕竟现在竞争对手多了个真正的“爆肝大卷王”台积电。
(全文完)
p.s.会议论文已经上传星球。
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