“我认为铜的时代即将终结。”数据中心运营商Digital Reality首席技术官Chris Sharp表示。这并非指铜资源枯竭,而是行业正押注减少铜的使用。一座典型的100兆瓦(MW)数据中心约消耗400吨铜,其中供电及冷却基础设施占大头,服务器本身使用多达70吨,网络连接布线则消耗约20吨。

在数据中心内错综复杂的布线中,铜正成为被替代的目标。Sharp指出,GPU、CPU及计算组件间的线缆拖慢了速度。目前数据以电子形式在铜线中传输,但行业正转向利用光子传输数据的光子学(photonics)技术。

光子学的节能潜力与技术重置

光子学要求光学组件直接连接甚至集成到电气芯片上。其核心优势在于光传输不产生电流那样的热效应,从而降低冷却能耗。硅基光子学代工厂Cornerstone Labs副主任Callum Littlejohns表示,此举可节省大量能源,并允许在同一信道传输多条数据流以提升容量。

爱尔兰廷德尔研究所研究主管Peter O'Brien指出,尽管学术界和企业多年深耕,该技术在制造上仍面临多重挑战。但随着AI芯片巨头英伟达的支持,光学领域正经历一种“重置”,技术已从实验室走向广泛应用阶段。

成本、供应链与工程挑战

向光子学转变并非简单替换,它涉及不同的工程传统和供应链。Hewlett Packard Labs高级副总裁Andrew Wheeler表示,行业在电气侧的成本控制和制造部署已非常成熟,但仍在努力降低光子学成本。部分原因在于制造环节分布全球,最终组装主要集中在台湾等地的封装厂。

工程挑战依然存在。虽然光网络设备发热少,但数据中心其他组件产生的高温环境影响对热敏感的光学组件,若温度控制不严将引发可靠性担忧。此外,光纤安装维护需新技能,Sharp举例称光纤不能急转弯,构建结构存在细微差别,现场人员需重新学习。

未来展望:全光处理与规模化生产

光学公司Resolight.ai首席执行官Ofer Shapiro认为,只有当光不仅用于传输还用于处理数据时,益处才能完全实现。他主张用全光设备取代传统电子网络交换机,避免光电反复转换,使数据保持在光域以进一步节能。但这仍是未来愿景。

当前更紧迫的是扩大生产规模。Littlejohns指出,光子学组件比硅芯片大,反直觉地使得行业可重新利用早期处理器世代的老式硅制造设备。例如,Cornerstone的一台制造工具来自曾生产Pentium 4芯片的英特尔旧生产线。利用电子制造业积累的知识大规模生产,终将有助于降低光子学成本并支撑更多应用。