NVIDIA тимчасово відмовляється від TSMC COUPE оптичного рішення! Перехід на Tower кремнієву фотоніку, розкрито причини виходу Plan A

Компанія Nvidia тимчасово відмовляється від рішення спільної упаковки оптики COUPE (Compact Universal Photonic Engine) від TSMC, переходячи на платформу силфотоніки Tower Semiconductor. У TSMC затримка розробки PDK на нітриді титану (SiN) і помилка у розробці двовимірного оптичного решітчастого (grating) з’єднувача змусили Nvidia запустити Plan B.
(Інформаційна довідка: революцію в 800V живленні Nvidia не відкладають! Підтверджено партнерами з Delta Electronics та ABB: серійне виробництво в Q3 — вчасно)
(Довідкова інформація: Intel злетів із трону напівпровідникового короля, знайшов TSMC для аутсорсингу, а врешті-решт був змушений відступити під заклик Qualcomm купити — як же з такими добрими картами можна програти?)

Зміст статті

Перемикач

• Вихід із Plan A: маршрут спільної упаковки оптики TSMC
• Вхід у Plan B: маршрут силфотоніки Tower Semiconductor
• Значення для ланцюга постачання напівпровідників на Тайвані

Nvidia вже вирішила тимчасово відмовитися від рішення спільної упаковки оптики TSMC COUPE (Compact Universal Photonic Engine) і натомість перейти на платформу силфотоніки Tower Semiconductor. Причина в тому, що в TSMC прогрес у просуванні технології нітриду титану (SiN) повільний, а розробка двовимірних оптичних решітчастих (grating) з’єднувачів не досягає очікувань.

Вихід із Plan A: маршрут спільної упаковки оптики TSMC

Згідно з інженерним аналізом Irrational Analysis, початковий «Plan A» Nvidia полягав у реалізації варіанту CPO (co-packaged optics — спільно упакована оптика) на платформі TSMC COUPE, із використанням 50-64G NRZ низькошвидкісного широкосмугового передавання та архітектури на 8 довжин хвиль DWDM.

Технологія CPO передбачає, що лазер монтується безпосередньо в одній упаковці поряд із комутаційним чипом, що значно скорочує відстань передавання оптичного сигналу, зменшує споживання енергії та втрати сигналу. Платформу COUPE від TSMC раніше вважали ключовим ядром для наступної мережевої архітектури Nvidia, але два ключові вузькі місця загальмували прогрес:

• Затримка розробки PDK на нітриді титану (SiN) — PDK (набір для проектування) на силфотоніці від TSMC вийшов із затримкою, що впливає на строки проєктування схем клієнтами наступного рівня
• Помилка у двовимірному оптичному решітчастому з’єднувачі — розробка високощільного 2D оптичного решітчастого з’єднувача не досягла специфікацій, що безпосередньо впливає на ефективність зчеплення оптичного сигналу

Вхід у Plan B: маршрут силфотоніки Tower Semiconductor

Nvidia перевела проєкт на платформу силфотоніки Tower Semiconductor (SiPho), змінивши на архітектуру NPO (Near-Photonics Optics):

• Модуляція 200G / 400G PAM4 — заміна на відміну від початкового 50-64G NRZ
• DWDM на 16 довжин хвиль — удвічі більше, ніж у Plan A (8 довжин хвиль), щоб компенсувати проблему нижчої ефективності смуги пропускання NPO
• Сильніші електричні SerDes — електричні канали NPO довші й відбивають більше (bump-ємність є ключовим фактором), тож потрібні потужніші еквалізатори (EQ) та драйвери

Але рішення Tower має дві ціни:

• Нижча щільність каналів — потрібно більше довжин хвиль, щоб досягти такої самої смуги пропускання
• Поганіша енергоефективність — потужність лазерів і вимоги до шумів зростають експоненційно; підвищуються вимоги до SNR, а навантаження на лазер стає важчим

Значення для ланцюга постачання напівпровідників на Тайвані

Ця новина відображає конкурентний тиск на TSMC у напрямі силфотоніки. COUPE — це платформа універсального фотонного рушія, яку TSMC розробляє власноруч; її мета — стандартизувати оптичні компоненти так само, як електронні транзистори, зробивши їх взаємозамінними. Якщо розробка затримується, часові рамки мережевої архітектури Nvidia зазнають прямого впливу.

Варто звернути увагу, що платформа COUPE від TSMC — це не лише рішення, яке використовує Nvidia. Кілька компаній, що проєктують AI-чипи, також оцінюють силфотонний процес TSMC. Затримка SiN PDK означає синхронне зсування строків проєктування для підрядників наступного рівня.

З іншого боку, Tower Semiconductor як контрактний виробник напівпровідників у складі Infineon, а його силфотонна технологія походить від багаторічних досліджень оптоелектронних інтегральних схем у Німеччині, зокрема з уже сформованим досвідом серійного виробництва у сферах Datacom і Telecom. Перехід Nvidia на Tower показує, що силфотонний напрям не є монополією однієї лише TSMC.