原标题：在 Ayar Labs，这一切都走到了一起

　　EE Times 对 Ayar Labs 首席执行官 Charlie Wuischpard 的独家采访探讨了光学芯片到芯片互连的未来。

　　对于 以光学芯片到芯片互连而闻名的公司Ayar Labs来说，小芯片的全行业采用来得正是时候。这些硅和封装技术使 Ayar 的硅光子小芯片能够从电域转换为光域以进行芯片间通信，从而绕过铜链路的带宽瓶颈，降低功率和延迟，并扩大覆盖范围。

　　“很幸运，” Ayar Labs 首席执行官 Charlie Wuischpard 在位于加利福尼亚州圣克拉拉的 Ayar 总部接受 EE Times 独家采访时笑着说。

　　“我不会说我们预见到了 [chiplets]，但它肯定为这项技术提供了一个着陆区，”他说。“如果不是为了小芯片，我们会尝试将这组 IP 嵌入到硅片中，或者作为外部的独立模块，这在任何一种情况下都会面临额外的挑战。”

　　Ayar Labs 的小芯片与处理器芯片并排放置在同一个中介层上，允许与系统中的其他芯片进行光学连接(来源：Ayar Labs)

　　小芯片提供了在不同工艺技术上开发专用功能的机会，然后以紧密集成的方式将它们封装在硅中介层上。这意味着 Ayar 的 TeraPHY 硅光子芯片采用 45 纳米 GlobalFoundries 工艺，可以与客户的大型处理器芯片共同封装，该芯片可能采用尖端的 7 纳米工艺(或更低)。

　　Wuischpard 表示，未来 Ayar 可能会将其电气模块或子模块授权给客户，以将其安装到处理器芯片上，而不是将Ayar的整个 TeraPHY 小芯片集成到处理器芯片上， 以替代开发定制解决方案。更有可能的情况是进一步将 Ayar 设计的光学和电气部分分成两个小芯片，用于某些应用。

　　这两种选择都摆在桌面上，“我们收到了更多此类请求，”他说，这表明客户可能不需要 Ayar 目前提供的 2 Tbps 带宽。例如，传感器应用可能需要转移到光链路以实现超低功耗数据移动，可能更喜欢下降到几百 Gbps 以在很小的空间内实现超低功耗。

　　下一代小芯片

　　Charlie Wuischpard(来源：Ayar Labs)

　　Ayar 仍在决定产品路线图的下一步，但它可能包括调整杠杆，例如使用的波长数量(当前为 8 个)、每个波长启用的带宽(当前为 32 Gbps)以及宏的数量(传输接收对，目前每个eraPHY小芯片有八个)。

　　在激光方面，Ayar 计划通过单个激光源支持多个 TeraPHY 小芯片。这是有道理的，因为激光器是系统中昂贵的部分。但也有取舍，Wuischpard 说，包括不得不只依赖一个来源而没有冗余。

　　“这是一个多变量的问题，发生了很多事情，”他说。“我们必须尝试在选择中选择最佳的前进路线，其中一部分是获得正确的客户反馈。”

　　Ayar 技术路线图的未来可能性包括用于 量子计算机的潜力， 其中铜线的热量损失可能会导致问题。另一种可能性可能是将量子安全功能嵌入到光链路中。

　　“我们有光子......当我们控制它们时，我们可以用这些光子做一些事情，”他说。

　　虽然 Wuischpard 没有深入细节，但一种可能性可能是在短程光链路中实施量子密钥分发 (QKD)。使用 QKD，穿过链路的连续光子的量子态充当了防量子加密密钥。

　　生态系统建设

　　当我们谈论从铜到光学芯片到芯片互连的不可避免的变化时，这项技术虽然困难，但只是拼图的一部分。将该技术商业化并建立一个使其蓬勃发展的生态系统至关重要。这个生态系统是 Ayar 的关键战略重点。该公司必须确保其小芯片能够适应所有适当的封装流程，同时排列其客户群。

　　Ayar 将主要供应商(应用材料和 GlobalFoundries)和主要客户(英伟达、英特尔、惠普企业和 洛克希德马丁)的风险投资部门纳入其战略投资者组。

　　这是否代表了一个临界质量，还是在这个阶段需要更多的潜在客户来建立一个生态系统?

　　“这些公司中的任何一家都拥有能够让像我们这样的公司蓬勃发展的规模，”Wuischpard 说。“但我们的愿望远不止于此。”

　　Ayar 希望为每个人制定一个普遍的标准，以帮助加速光学芯片到芯片链路的广泛采用。

　　“我不认为有任何接近我们作为独立的人可以提供这个，但[我们]试图弄清楚一家小公司如何建立一个可供所有人使用的标准，”他说。

　　标准意味着减少对专有解决方案的需求，Wuischpard 认为这可能是 Ayar 今天的主要竞争对手。

　　“其中一家大公司可能会说，'这太重要了，我会派很多工程师来做，自己做'，”他说。“但你不得不问：这只是为了他们的利益，还是与行业其他部门具有互操作性?它重新激发了行业希望被更广泛采用的愿望，因此它是真正的行业解决方案，而不是特定的单一客户解决方案。”

　　参加比赛

　　整个行业的采用不仅仅意味着 Ayar 制造 I/O 小芯片。

　　Wuischpard 与英特尔将 x86 许可给 AMD 相提并论，指出公司可能会在某个时间点促进创建一些竞争对手。

　　“从长远来看，如果我们能以某种方式将其货币化，那么拥有另一个相似或平等的小芯片供应商可能不是最糟糕的事情，”他说。“这些对话仍在进行中。”

　　Wuischpard 指出，Ayar 已经就为其光链路供电所需的激光源制定了多源协议。作为该协议的一部分，激光制造商 Sivers Photonics 已经在生产 Ayar Labs SuperNova 8 波长分布式反馈激光阵列。

　　欢迎使用 UCIe 标准

　　Ayar 热切期待 统一小芯片互连快速 (UCIe) 标准的采用，该标准旨在实现一个小芯片生态系统，其中可以混合和匹配异构小芯片。(UCIe 包括内存到处理器小芯片标准计算快速链接 (CXL))。

　　今天，Ayar 在处理器和光学小芯片之间使用专有的电气接口，但该公司计划在未来与 UCIe 兼容。

　　“我们的世界看起来非常复杂——即使是一个小芯片，也有许多不同的接口适用于不同的标准，”他说。“有了 UCIe 和 CXL，一切都变得简单了。那里有专有的东西……但人们对这些标准的崩溃比其他一些现有的标准要多得多。”

　　Wuischpard 说，完全有可能为客户的协议(例如 NVLink 或 Infinity Fabric)创建 TeraPHY 小芯片的定制版本，但这需要新的流片。

　　制造工艺

　　Ayar 今天正在运送 TeraPHY 小芯片，并打算在 2023 年运送“数千个单位”，并在未来几年内增加产量。

　　“我们在大约百万单位的范围内有一些机会，这将是非常棒的，并且有动力尽快完成这些，而不是迟到，”Wuischpard 说。“问题是，考虑到半导体的周期时间，我们能否以足够快的速度让一切到位，以便更快地推出。”

　　随着大流行后对半导体的需求反弹，与许多无晶圆厂公司一样，Ayar 的时间表也因代工产能而推迟。这将Ayar的制造过程的资格推迟了几个季度，最终在6月份获得了资格。Wuischpard 说，下一步是研究产量和成本。

　　“在确保所有的产量合同、建立质量和接受水平的所有协议、模拟产量应该是多少方面，已经做了大量工作，”他说。“此外，这并不明显，但适用于所有小芯片制造商：你必须有一个非常好的测试环境。”

　　与处理器或 SoC 芯片共同封装的 Ayar 小芯片(来源：Ayar Labs)

　　Ayar 已在光学和电子晶圆测试仪上进行了大量投资，以高速执行此测试。这部分过程最终将转移到外包的半导体组装和测试机构 (OSAT)，但在此之前建立测试模式取决于 Ayar。Ayar 为客户提供已知良好的芯片 (KGD)，考虑到可能有多个 Ayar 芯片与客户的处理器共同封装，这一点尤其重要。

　　“出于同样的原因，我们希望确保我们的代工厂为我们提供高产量的晶圆，”Wuischpard 说。“每个人都在一定程度上经历了这个过程，但作为一家小型供应商，我认为你确实必须证明自己，而你做到这一点的部分原因是你在测试中的严谨性。”

　　这一切将如何发展?

　　Wuischpard 的结局是什么?被英特尔或英伟达等公司收购将是一个明显的潜在结果，但 Wuischpard 表示，这种类型的退出并不是该计划的明确部分。

　　“如果你正在建立一家被收购的公司，那么你就不会建立正确的公司，”他说。“有人可能会来;我只是想确保我们不会在一开始就将其作为目标。”

　　Wuischpard 的信念是，只要有重大的技术转型，例如 从铜线到光纤的转变，就可以创建新的独立公司。

　　“如果我们甚至相当接近我们的目标，我认为有机会成为一个独立的、独立的供应商，”他说。“这将特别吸引我们的创始人，因为这将意味着尽可能广泛地采用他们倾注一生的技术。”

　　本文最初发表于 EE Times。

　　Sally Ward-Foxton为 EETimes.com 报道 AI 技术和相关问题，并为 EETimes Europe 杂志报道欧洲产业的方方面面。Sally 在英国伦敦花费了超过 15 年的时间撰写有关电子行业的文章。她为电子设计、ECN、Electronic Specifier: Design、Components in Electronics 等撰写文章。她拥有剑桥大学电气和电子工程硕士学位。