芝能智芯出品
在2024年的北美技术研讨会上，台积电正式宣布进军硅光子学领域，揭示了其雄心勃勃的3D光学引擎发展蓝图，旨在为下一代数据中心，尤其是面向高性能计算（HPC）应用的数据中心，提供超高速的光学互连解决方案。
这一举措不仅彰显了台积电对技术创新的不懈追求，也为硅光子学市场带来了新的活力。
COUPE：台积电的
硅光子学方案
台积电推出的紧凑型通用光子引擎（COUPE）是这一战略的核心，利用先进的SoIC-X封装技术，将电子集成电路（EIC）与光子集成电路（PIC）无缝堆叠，实现前所未有的集成度与能效。通过65纳米级别的工艺技术，COUPE为数据中心互连打开了全新的带宽通道。
三步走：从1.6 Tbps到12.8 Tbps
● 第一代COUPE：作为台积电硅光子学技术的初试啼声，首代COUPE被设计为1.6 Tbps速率的OSFP可插拔模块，显著超越了当前铜缆以太网标准，标志着光互连在高带宽需求场景中的重要性。
● 第二代COUPE：在此基础上，第二代产品将集成至CoWoS封装中，与交换机共封装，直接提升至主板级别的光学互连，数据传输速率跃升至6.4 Tbps，同时减少延迟，为数据中心内部的高速数据传输铺设道路。
● 第三代COUPE：最为瞩目的莫过于第三代COUPE技术，其目标是在CoWoS中介层上实现12.8 Tbps的惊人传输速率，将光学连接推进到处理器近旁，为极致性能需求提供终极解决方案。虽然目前尚处于开发阶段，但其潜力已令人期待。
从追赶者到领军者
尽管台积电在硅光子市场算是后来者，此前市场由GlobalFoundries等企业主导，但凭借其在半导体领域的深厚积累和此次公布的3D光学引擎战略，台积电正迅速赶超，意图在硅光子学领域占据一席之地。
通过不断推进技术创新，台积电有望在短时间内弥补“失去的时间”，并在未来数据中心互连技术中扮演关键角色。
Ansys与台积电合作，通过Ansys的多物理场仿真技术，共同应对人工智能（AI）、数据中心、云计算及高性能计算（HPC）领域芯片设计的复杂挑战。
此次合作聚焦于台积电的紧凑型通用光子引擎（COUPE），这是一种尖端的硅光子集成系统，优化芯片间及机器间通信的效率与速度。
● 多物理场仿真解决方案集成：合作覆盖Ansys广泛的仿真工具集，包括半导体、热学、电磁学、光子学及光学领域的专业软件，为台积电的COUPE平台提供全面的设计与验证支持。
● 优化硅光子设计流程：Ansys的Zemax、Lumerical、RedHawk-SC、Totem、RaptorX及Electrothermal等一系列产品，将被用于COUPE的全方位设计流程中，从光纤到芯片耦合、集成电子光子芯片设计，到电源完整性验证、高频电磁分析，直至关键热管理，实现从设计到生产的全链路优化。
● 无缝对接与标准化：Lumerical的自定义Verilog-A模型可与台积电建模接口（TMI）及工艺设计套件（PDK）完美协同，促进设计与制造的无缝对接，加速产品上市时间。
● 应对数据传输挑战：台积电COUPE技术通过标准化方法整合电子、光子电路与光纤，满足数据通信应用的多样化需求，Ansys的多物理场平台则负责模拟信息流和热行为，确保高效能与低能耗，助力应对AI时代数据传输的指数级增长。
小结
台积电进军硅光子学并发布COUPE技术，技术储备还是非常深厚，数据中心互连技术的又一次迭代，也是对行业整体发展的一个强有力的推动。随着光学互连逐渐成为数据中心基础设施的标配，着技术进步迅速在加快！
