本报讯 记者张心怡报道：近日，IBM发布了其在光学技术方面的最新进展——新一代光电共封装（co-packaged optics，CPO）工艺。据介绍，该工艺通过光学技术实现数据中心内部的光速连接，可为现有的短距离光缆提供补充，有望提升数据中心训练和运行生成式AI模型的效率。

当前，光纤技术已被广泛用于远距离高速数据传输，实现了“以光代电”，支撑着全球几乎所有的商业和通信传输。尽管数据中心的外部通信网络已经采用光纤，但其内部机架间的通信仍主要依赖铜质电线，以至于通过电线连接的GPU加速器往往有一半以上的时间处于闲置状态，在大型分布式训练过程中需要等待来自其他设备的数据，导致高昂的成本和能源浪费。

对此，IBM研究人员发现了一种将光学的速度和容量引入数据中心的新方法。

从具体来看，该创新将实现三方面的突破。一是降低规模化应用生成式AI的成本。与中距电气互连装置相比，能耗降低5倍以上，同时将数据中心互连电缆的长度从1米延长至数百米。

二是提高AI模型训练速度。与传统电线相比，使用光电共封装技术训练大型语言模型的速度快近5倍，从而将标准大语言模型的训练时间从3个月缩短到3周；用于更大的模型和更多的GPU，性能将获得更大提升。

三是提高数据中心能效。在最新光电共封装技术的加持下，每训练一个AI模型所节省的电量，相当于5000个美国家庭年耗电量的总和。

IBM高级副总裁、IBM研究院院长达里奥·吉尔（Dario Gil）表示：“生成式AI需要越来越多的能源和处理能力，数据中心必须随之升级换代，而光电共封装技术可以帮助数据中心从容面向未来。随着光电共封装技术取得突破，光纤电缆将大幅提升数据中心的数据传输效率，芯片之间的通信、AI工作负载的处理也会更高效，我们将进入一个更高速、更可持续的新通信时代。”

同时，光电共封装技术能够扩大加速器之间的互连密度，帮助芯片制造商在电子模组上添加连接芯片的光通路，从而超越现有电子通路的限制。IBM论文所述的新型高带宽密度光学结构和其他创新成果，比如，通过每个光通道传输多个波长，有望将芯片间的通信带宽提高至电线连接的80倍。

与目前最先进的光电共封装技术相比，IBM的创新成果可以使芯片制造商在硅光子芯片边缘增加6倍数量的光纤，即所谓的“鬓发密度 （beachfront density）”。每根光纤的宽度约为头发丝的3倍，长度从几厘米到几百米不等，可传输每秒万亿比特级别的数据。IBM团队采用标准封装工艺，在50微米间距的光通道上封装高密度的聚合物光波导 （PWG），并与硅光子波导绝热耦合。

论文还指出，上述光电共封装模块采用50微米间距的聚合物光波导，首次通过了制造所需的所有压力测试。这些模组需要经受高湿度环境、零下40℃至125℃的温度以及机械耐久性测试，以确保光互连装置即使弯曲，也不会断裂或丢失数据。