Затримка COUPE SiN PDK у TSMC; NVIDIA тимчасово переключається на Tower Semiconductor

НІВІДІЯ тимчасово відмовилася від спільного пакування оптики за схемою TSMC COUPE (Compact Universal Photonic Engine) і замість цього перейшла на сітофотонну (silicon photonics) платформу Tower Semiconductor; за інженерним аналізом Irrational Analysis, головною причиною запуску NVIDIA Plan B стали затримка розробки PDK нітриду титану на TSMC, а також те, що розробка двовимірного оптичного ґраткового (2D) з’єднувача не виправдала очікувань.

Plan A вихід з гри: TSMC COUPE зіткнулася із затримкою SiN PDK та помилкою 2D оптичного ґраткового з’єднувача

Згідно з інженерним аналізом Irrational Analysis, платформа TSMC COUPE має дві ключові технічні вузькі місця:

Затримка розробки SiN PDK: набір проєктних інструментів для сітофотонних процесів (PDK) TSMC затримується з релізом, що напряму впливає на графік проєктування схем у наступних клієнтів; затримка SiN PDK шкодить не лише NVIDIA — кілька компаній, що проєктують AI-чипи, також оцінюють сітофотонний процес TSMC, через що паралельно зсуваються й терміни проєктування нижче по ланцюжку.

Помилка 2D оптичного ґраткового з’єднувача: розробка високощільного 2D оптичного ґраткового з’єднувача не досягла вимог за характеристиками, що напряму впливає на ефективність з’єднання оптичного сигналу й призводить до відставання прогресу COUPE.

Платформа TSMC COUPE є її загальною платформою фотонного рушія; ціль — зробити оптичні компоненти стандартизованими та взаємозамінними, як транзистори; технологія CPO вбудовує лазер у пакування поруч із обмінним (switch) чипом, що суттєво скорочує відстань передавання оптичного сигналу, зменшує споживання енергії та втрати сигналу.

Plan B у дії: технічні специфікації та «ціна» ефективності архітектури NPO Tower Semiconductor

Згідно з аналізом Irrational Analysis, технічні характеристики архітектури NPO Tower Semiconductor, на яку перейшла NVIDIA, такі: модуляція 200G/400G PAM4 (замість початкових 50–64G NRZ); 16 довжин хвиль DWDM (удвічі більше, ніж у Plan A — 8 довжин хвиль, щоб компенсувати нижчу ефективність використання смуги в NPO); потужніші еквалайзери (EQ) та драйвери (оскільки в NPO електричні канали довші й виникає більше відбиттів, bump-конденсатор є ключовим чинником).

Втім, рішення Tower має дві «ціни»: нижчу щільність каналів (щоб досягти тієї самої еквівалентної смуги, потрібно більше довжин хвиль), а також гіршу ефективність за енергією (потужність і вимоги до шуму ґраткового лазера зростають експоненційно, потрібне підвищення вимог до SNR, а навантаження на лазер стає більшим).

Часті запитання

Чому NVIDIA відмовилася від плану TSMC COUPE та перейшла на Tower Semiconductor?

Згідно з інженерним аналізом Irrational Analysis, головна причина — два технічні вузькі місця: затримка розробки SiN PDK на TSMC та те, що розробка двовимірного оптичного ґраткового з’єднувача не досягла вимог. Ці проблеми безпосередньо впливають на графік наступної мережевої архітектури NVIDIA, змушуючи NVIDIA запускати альтернативний варіант (Plan B) і переходити на архітектуру NPO Tower Semiconductor.

Яка технологічна передісторія у Tower Semiconductor у сфері сітофотоніки?

Згідно з повідомленнями, Tower Semiconductor — це контрактний виробник у складі Infineon; її сітофотонна технологія бере початок із багаторічних розробок у Німеччині в галузі оптоелектронних інтегральних схем, зокрема з наявним зрілим досвідом масового виробництва в Datacom і Telecom. Перехід NVIDIA на Tower демонструє, що сітофотонна «траса» не є монополією лише TSMC.

Як затримка SiN PDK у TSMC COUPE впливає на галузь ширше?

Згідно з повідомленнями, платформа TSMC COUPE використовується не лише NVIDIA — кілька компаній, що проєктують AI-чипи, також оцінюють сітофотонний процес TSMC; затримка SiN PDK означає, що терміни проєктування нижче по ланцюжку синхронно зсуваються, тож вплив виходить за межі однієї лише NVIDIA. Конкретний прогрес розробки — за офіційними оголошеннями TSMC.