數據中心光互連迎來技術拐點，芯片級激光器或成下一增長曲線

近日，瑞士-美國“深科技”初創公司Enlightra完成總計1500萬美元融資，將專注于研發用于下一代數據傳輸的芯片級多波長激光器。這家總部位于瑞士洛桑的企業表示，其激光光源專為解決人工智能基礎設施中最大瓶頸——高速節能的數據傳輸而設計。

隨著人工智能集群和數據中心的擴展，Enlightra的激光技術將以緊湊的超高帶寬光鏈路取代銅質連接，在實現更快數據傳輸的同時，顯著降低能耗。該技術將能“以比銅纜更快、更高效的方式”連接人工智能集群中的計算芯片（GPU、TPU）。

麥肯錫報告
麥肯錫在12月發布的報告稱，人工智能如今已成為美國數據中心的主要增長引擎，預計它將成為推動數據中心供應增長的眾多因素之一，并使電力容量從2025年的約30吉瓦（GW）增長到2030年的90吉瓦甚至更多，年復合增長率約為22%。這一容量超過了加州目前的電力總需求。

麥肯錫在今年7月發布的《網絡光器件領域的機遇：提升數據中心的供應能力》報告中指出，網絡光模塊是推進人工智能和數據中心基建的關鍵組件。為了傳輸人工智能訓練和推理所需的大量數據，超大規模數據中心運營商和其他數據中心運營商需要更便捷地接入速率高達800 Gbps甚至1.6 Tbps及以上的光收發器。

但這些關鍵組件在短期內可能會短缺：到2027年，800 Gbps收發器的產量預計將比需求減少40%至60%，而1.6 Tbps收發器的供應缺口可能會持續到2029年，達到30%至40%。到2029年，支持>1.6Tbps的數據中心內部光模塊市場規模有望達到約240億美元，年復合增長率超過30%。

同時，報告給出了緩解短缺和未來發展的關鍵技術，包括擴大硅光技術和連續波激光器生產，以緩解電吸收調制激光器（EML）短缺。一個連續波激光器可驅動多個通道，減少組件數量。

另外，共封裝光學也是未來的一個重要發展方向，預計能降低30%能耗、支持3.2Tbps以上帶寬，但面臨可靠性、熱管理和標準缺失等挑戰，大規模應用可能要到2035年。

Enlightra的解決之道
連接數據中心內GPU與TPU的銅纜正面臨激增的數據傳輸需求壓力，出現性能瓶頸，不僅造成能源浪費，更成為人工智能工作負載的重要障礙。Enlightra通過使用芯片級微型激光器，以光代電傳輸數據，從根本上解決這一難題。該技術能讓信息傳輸速度提升數倍，同時能耗僅為傳統方式的零頭。

Maxim Karpov

Enlightra由光子學專家Maxim Karpov（麻省理工“35歲以下創新者”博士獲得者）與物理學家John Jost于2022年聯合創立。Jost早期在激光與量子技術領域的研究曾為兩項諾貝爾獎成果做出貢獻。兩位創始人敏銳察覺到尖端光學研究與數據中心硬件發展滯后之間的斷層，立志將實驗室級激光技術推向實際大規模應用。

John Jost

Enlightra的芯片采用單一特種激光器生成超過50種不同色光，每種色光在數據高速公路上構成獨立傳輸通道。這些色光可在標準硅基生產線上獨立調控，實現年產數百萬單元的產能。相比傳統設計方案，該技術所需激光器數量、芯片面積及能耗均大幅降低。

相較于Ayar Labs及光學巨頭Lumentum等企業通常依賴單一或少數激光波長的方案，Enlightra的多色光技術能在無需定制產線的前提下提供更多并行數據通道。該技術已在數公里光纖傳輸中實現多通道零誤碼傳輸驗證。

Enlightra針對共封裝光學設計的外置激光器小型可插拔模塊，其中心波長為1290-1310nm，每個輸出端口最多可支持32條頻率梳譜線

下一階段將于2027年啟動試生產，屆時Enlightra計劃在與當今主流人工智能公司類似的GPU集群中測試其光鏈路技術。此后，公司將依托來自Y Combinator和英特爾Ignite項目的25人工程團隊，逐步拓展至數據中心全機架級連接、海底光纖鏈路，并最終實現芯片與存儲器間的直接光互連。

人物小傳
在早期的研究生涯中，Maxim Karpov與同事曾展示如何利用光頻梳激光技術實現超高容量光數據傳輸，其速率突破50Tb/s，創造了當時光頻梳激光通信的世界紀錄。該團隊在另一獨立研究中還證實，此項技術可加速面向機器學習任務的光學計算架構。

如今，Karpov創建的初創企業Enlightra正運用其專有技術開發光頻梳激光器，以實現高速節能的光互連方案。該公司的光頻梳生成技術基于光學微諧振腔中的非線性光轉換機制——這些微腔采用商用集成光子工藝在硅基晶圓上制造。

公司研發的SLC頻率梳激光器，其頻率梳間距可達1000GHz，梳狀帶寬超過60nm

由于頻梳生成不依賴半導體增益介質，僅由驅動波長決定，團隊可在從可見光到中紅外的寬波長范圍內生成光頻梳，并能自由調控其帶寬與譜線數量。

他指出，該技術兼具大規模量產性、高能效特性以及兼容密集波分復用通信的數百GHz級大梳齒間距，這種獨特組合使其成為驅動人工智能集群高帶寬互連光鏈路的理想選擇。

Enlightra公司團隊成員
 

編輯手記
綜上所述，麥肯錫報告描繪了一幅由“AI算力需求激增—光互連成為瓶頸—亟需新技術突破”構成的行業全景圖。而Enlightra恰好位于圖景中最關鍵的創新突破點上。

Enlightra的技術直接瞄準了報告中指出的供應短缺（通過提升單通道容量）和能耗挑戰（高能效）。其光頻梳和硅光集成路線，與報告判定的核心發展方向（硅光、CPO、高帶寬）深度契合，具備成為未來數據中心光互連基礎性技術的潛力。

當然，從2027年的試生產到最終商用，它仍需在規?；悸?、與傳統系統的兼容性以及生態構建上接受考驗。但其技術路線表明，解決AI數據傳輸瓶頸的鑰匙，可能并非單純地“生產更多”傳統部件，而是重新發明“光”本身。