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铜线到头了：光子学如何接住 AI 数据中心

关联

人物 Herwig · Rorik · Yannick

公司 Thema · NVIDIA · IMEC · ASML · Lumentum · Coherent · TSMC

概念 光子学 · 硅光子学 · 光互连 · GPU · AI 工厂 · 数据中心 · 能耗 · 供应链 · Foundry

这一集聊的是 AI 算力下一个卡脖子环节——GPU 之间的互连，主角是两个人：Yannick,前 NVIDIA 硅光子学负责人(硅光子学：

用光而非电在芯片间传数据的技术)，刚离开 NVIDIA 加入新公司;Herwig,做了大半辈子投资的深科技运营者。

两人一起在比利时创办 Thema,目标是建一座「纯光子代工厂」——专做光子芯片量产制造、不做设计的工厂。

最有冲击力的一个判断来自 Yannick:「今天的 AI 工厂，其中一半是 GPU,但另一半是把这些 GPU 互连起来的技术」——而光子学在后一半里有巨大机会。

为什么铜线不够用了

AI 模型已经大到装不进单个 GPU,必须把成百上千块 GPU 连起来一起跑。

传统做法是铜互连，但 GPU 越快、要的数据越多，铜已经力不从心，所以行业正在转向带宽高得多的光互连 。

架构上的变化同样剧烈。传统超大规模数据中心(比如五年前的 Google 搜索)是你一个请求、一台机器算完回给你；

现代 AI 工厂则是 GPU 与 GPU 之间持续通信，再加上智能体调用别的服务器上的工具再返回结果——服务器间流量暴增，而且对延迟极其敏感。

这意味着网络必须从「很深的层次化交换机树」变成平坦得多、直连密集得多的结构 。

能耗是那个「杀手级应用」

问数据中心 CTO 什么让他们夜不能寐，能耗是第一答案——因为这是生死问题：CEO 要求增长，但没人能交付电网。

Google 与阿姆斯特丹谈判了三年，最后不得不把计划搬到比利时，因为就是拿不到电网 。

升级电网、建新电厂都来不及，所以「每一个深科技范式转变都需要一个杀手级应用……

数据中心和 AI 的能耗就是那个杀手级应用」——这是光子学在科学界酝酿了二三十年后终于等到的引爆点。

变化的速度没人准备好：ChatGPT 发布后病毒式传播，需求一夜引爆。

NVIDIA 24 年高调宣布、25 年真正推动市场、26 年用对 Lumentum 和 Coherent 的投资表明态度——今年头六个月的投资额是整个市场规模的四倍。

这时大家才意识到：创新是现成的，供应链完全没准备好 。

供应链断在哪

Lumentum、Coherent 是西方仅有的两个有这种规模的玩家；

TSMC、GlobalFoundries 这些传统大厂都在投前端(造硅晶圆)，但「如果你把一片晶圆交付给 NVIDIA,那不是他们订购的——他们订购的是最终芯片」。

中间缺的是激光器、封装、测试等整段工业化环节，而这里卡着三件事：

机器产能完全不够、良率和效率不达标、以及最麻烦的——原材料(激光器衬底)只有寥寥几家供应商，被严重卡脖子 。

Thema 的解法带着一点机缘：

他们在 23、24 年规划之际，恰逢一家大型欧洲代工厂歇业，于是直接买下——距离世界领先研究中心 IMEC 只有 20 公里(IMEC 即校际微电子中心，运营 30 多年，是硅光子学的世界发源地之一)，现成的工业人才和基础设施全部就位。

要知道，从零建这种规模的代工厂是三到五年的项目，光许可证和洁净室就极其复杂 。时间表：27 年投产，28 年全面爬坡 。

客户需求甚至超过他们「极其雄心勃勃的预测」，最大的挑战反而是客户给的时间表太紧 。

为什么是欧洲、为什么招人不难

所有人都问「你去哪找人才」，答案是欧洲早就有：20 年前 Yannick 选读这个「毫无就业前景」的冷门领域时，比利时已经把人才盘子铺好了。

一个最能说明问题的统计，来自 Thema 董事会里那位创立根特大学光子学系的教授：

2000 到 2015 年全球 4000 篇光子学同行评审论文，35% 出自根特大学——「除了华夫饼和巧克力，比利时在任何其他领域都没有这样的主导地位」。

Thema 团队里有 IMEC 三位最高资历的人进董事会，还有来自 NVIDIA、AWS、TSMC 的人。

政策上也踩在点上：欧洲理事会《欧洲芯片法案 2》明确要优先发展光子学、且聚焦工业化和纯代工——「几乎就像在读 Thema 的定义」。

加上大代工厂关闭释放出的产业人才，和欧洲主权自主的诉求，Herwig 认为欧洲正处于做这件事的绝佳位置。

至于美国客户问的三个问题(能不能找到钱、人、机器和材料，还要守得住时间表)，他们打算用美国式的「快速失败、别指望 100% 完美信息」文化来回应 。

Herwig 最火热观点：欧洲被低估了。

「这里发生的创新并没有在欧洲被商业化——凡是足够好的东西，要么被带去了台湾，要么被带去了美国。

但欧洲做成过一次，叫 ASML,一个长达 40 年的成功故事。欧洲已经准备好迎接更多这样的故事」。

本集带走

• AI 数据中心的下一个瓶颈在互连：模型装不进单卡，GPU 之间要传的数据暴涨，铜到头了，光互连是必然转向；AI 工厂约一半价值在互连技术上。
• 真正的缺口不在创新、在制造：光子学科学已成熟二三十年，但激光器产能、良率、衬底原材料三处全部告急，连 NVIDIA 六个月砸下四倍于市场规模的资金也填不平。
• 能耗是光子学的「杀手级应用」：数据中心拿不到电网已成现实约束(Google 为此从阿姆斯特丹搬去比利时)，能大幅提效的基础设施正是机会。
• 欧洲的光子学底牌：根特大学一家占了全球光子学论文的 35%,加上现成工业设施和《芯片法案 2》的政策定向，Thema 赌的是欧洲能复制 ASML 式的 40 年成功故事。

传统上用的是铜互连,但随着 GPU 越来越快,它们需要更多数据、需要以更快的速度获取更多数据,铜已经力不从心了。
Traditionally, that’s been copper interconnects, but as these GPUs get faster, they need more data, they need more data at a faster rate, and copper is running out of steam.
—— Yannick · [04:40]

如果你问一个数据中心的 CTO 什么让他夜不能寐,能耗是第一位的答案,因为这对他们来说是生死攸关的问题。
If you’re asking a CTO of a data center what keeps you awake at night, the energy consumption is answer number one because it’s existential to them.
—— Rorik · [07:12]

每一个深科技范式转变都需要一个杀手级应用,光子学在科学方面已经酝酿了 20 多年、30 多年。数据中心和 AI 的能耗就是那个杀手级应用。
Every deep deck paradigm shift needs a killer app for photonics more than 20 years in the making, 30 years in the making on the science side. Energy consumption by data centers and AI is that killer app.
—— Rorik · [08:09]

所以我决定离开黄金宫殿,跳上海盗船,扬帆起航。
So I decided to leave the Golden Palace and jump onto the pirate ship and set sail.
—— Yannick · [17:09]

如果有一个项目而你能做出贡献,你就为那个项目做贡献。你在组织架构图上处于什么位置并不重要。
If there’s a project and you can contribute, you contribute to that project. It doesn’t matter where you are in the org chart.
—— Yannick · [17:55]

2000 年到 2015 年间,全球有 4000 篇关于光子学的同行评审白皮书,其中 35% 来自根特大学。
between 2000 and 2015, there were 4,000 peer-reviewed white papers on photonics globally. 35% of them came from the University of Ghent.
—— Rorik · [23:33]

这里发生的创新并没有在欧洲被商业化。凡是足够好的东西,要么被带去了台湾,要么被带去了美国。
The innovation that has occurred here has not been commercialized in Europe. Whatever was good enough was either taken away to Taiwan or to the US.
—— Rorik · [29:58]

所以在这里把它建起来——欧洲做成过一次,那是很久以前了,但它是一个长达 40 年的成功故事,它叫 ASML。
And so to build it here, Europe has done this once, it’s a long time ago, but it’s been a 40 year success story and it’s called ASML.
—— Rorik · [30:10]

今天的 AI 工厂,其中一半是 GPU,但另一半是把这些 GPU 互连起来的技术。光学、光子学在这里有巨大的机会,我们必须抓住它。
AI factory today, half of that is GPUs, but the other half is the technology to interconnect these GPUs. And there’s a huge opportunity for optics, for photonics there, and we have to tap into that.
—— Yannick · [30:37]