DSP，新變數！ - asiasworldcity.hk

「香港飛龍」標誌

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如果您希望可以時常見面，歡迎標星收藏哦~在人工智能浪潮席捲全球數據中心架構的今天，一箇曾經相對隱祕卻至關重要的器件——數字信號處理器（DSP），正悄然重塑光通信的未來格局。這裏討論的並非傳統語音信號處理的DSP，而是專爲高速光互聯設計的DSP芯片。隨着數據中心從100G向400G、800G甚至1.6T的帶寬升級，DSP的重要性愈發凸顯。尤其是在AI驅動的超大規模數據中心中，低功耗、高性能的互連解決方案成爲剛需。目前，光通信DSP市場已形成由Marvell、Broadcom 和 Credo三家核心廠商主導的三強格局，巨頭之間的較量愈發激烈。然而，新玩家Alphawave Semi憑藉全棧佈局嶄露頭角，Retym破局而來，技術架構清晰、打法凌厲。新舊勢力交鋒，市場格局暗流湧動。DSP，爲何重要？光通信DSP（Digital Signal Processor）是現代光纖網絡中的關鍵組件，它通過將模擬信號轉換爲數字信號，並將數字數據編碼爲各種光信號，利用複雜的調製技術（如PAM4和相干調製）實現高速、高效的數據傳輸。AI的爆發式增長催生出超大規模數據中心互聯的新範式，在AI數據中心，從GPU到GPU之間傳數據，一塊DSP的調製方式、誤碼率控制能力、功耗表現，直接影響模型訓練的延遲和成本。未來光通信DSP將不再是幕後英雄，而是決定“AI能走多遠”的關鍵基礎設施。目前，光通信DSP主要分爲兩大類：PAM4 DSP：適用於短距光模塊和有源銅纜（AEC），覆蓋數據中心內部或數公里範圍的互連。以低成本、低功耗爲優勢，PAM4 DSP廣泛應用於800G和1.6T模塊，成爲當前市場主流。相干DSP：通過高級調製和相干探測技術提升信號質量，適用於10公里至數千公里的長距傳輸，是高性能、長距離網絡的首選。近年來，“相干-lite”概念興起，填補2-20公里中距場景的空白，受到廠商重點佈局。根據LightCounting最近發佈的《PAM4和相干DSP市場報告》，AI 基礎設施的建設正推動PAM4 DSP出貨量大幅增長，”LightCounting的資深分析師 Bob Wheeler 表示。“到 2028 年，隨着下一代 102T 交換系統向 200G SerDes 過渡，1.6T 光模塊將消耗超過10億美元的PAM4 DSP芯片。PAM4和相干DSP總的市場規模將超過40億美元，年複合增長率（CAGR）保持強勁勢頭。”三大巨頭的統治區Marvell是PAM4和相干DSP領域的雙料冠軍，其產品線覆蓋從短距到長距的廣泛應用場景。Marvell 之所以能在DSP領域佔據主導地位，離不開其對 Inphi 的戰略性收購，這一併購至今仍被視爲業界最具標誌性的整合案例之一。2020 年 10 月 29 日，Marvell 宣佈將以現金加股票的方式收購 Inphi，並於 2021 年 4 月正式完成交易，最終總金額約爲 100 億美元。這筆收購顯著擴展了 Marvell 在高速連接領域的產品版圖，使其能力從傳統銅互連延伸至下一代光通信系統。Inphi 擁有業界領先的高速數據互連平臺，涵蓋獨特的硅光子學技術和 DSP 架構，特別是在 400G 數據中心光模塊方面處於領先地位，精準匹配未來雲計算數據中心及全球骨幹網絡對更高帶寬與更低功耗的持續需求。其高速電光產品廣泛應用於雲服務提供商、有線和無線運營商網絡，是新一代連接基礎設施的關鍵支柱。在PAM4 DSP領域，Marvell 形成了從 100G、200G、400G、800G到 1.6T 的完整產品矩陣，包括 Spica系列、Nova系列和Ara系列等等。2024年12月，Marvell推出了業界首款具有 200 Gbps 電氣和光學接口的 3nm 1.6 Tbps PAM4 互連平臺Ara。相比上一代的Nova 2 DSP（業界首款具有 200 Gbps 電氣和光學接口的 5nm 1.6 Tbps PAM4 DSP），Ara能將1.6 Tbps光學模塊功率降低20%以上。Ara 標誌着Marvell在PAM4 DSP上的又一箇第一。Ara系統框圖（來源：Marvell）在相干DSP和相干-lite DSP領域，Marvell 推出了 Aquila O-Band Coherent-Lite DSP（型號 MV-CD242），一款面向 800G/1.6T 光模塊的低功耗、低延遲相干-lite DSP。該芯片專爲 O 波段固定波長激光器優化，支持 2 至 20 公里的中距傳輸，適用於數據中心內部互聯以及園區級 AI 集羣互連，成爲連接未來 AI 基礎設施的重要構件。博通（Broadcom）在PAM4 DSP領域具有非常強的市場地位。博通的優勢在於其完整的生態系統支持，包括與Tomahawk系列交換芯片的深度整合，以及與光學模塊廠商（如Eoptolink）的緊密合作。博通的DSP以低功耗和高性能著稱，尤其在AI集羣和超大規模數據中心中佔據重要地位。博通於今年3月25日推出了最新的Sian3 DSP，採用3nm工藝，支持200G/通道的PAM4調製，博通聲稱，可爲採用單模光纖 (SMF) 的800G和1.6T光收發器提供業界最低功耗，與Marvell的Ara類似，也能爲1.6T光學模塊降低20%以上的功耗。與Sian3一起推出的是博通的Sian2M DSP，它專爲AI集羣內的800G和1.6T短距離 MMF鏈路提供專門優化的解決方案。通過集成 VCSEL 驅動器並利用 Broadcom 經過市場驗證的 200G VCSEL 技術，Sian2M 爲短距離連接帶來了新的性能和效率水平。該技術以 Broadcom 在光互連領域的既有業績爲基礎，已成功在 AI 網絡中部署了超過 5000 萬個 100G VCSEL 通道。成立於2008年的 Credo，是一家以SerDes IP 和節能連接技術見長的廠商，並於2022年在納斯達克上市。在光學DSP領域，Credo以低功耗和高性價比的PAM4 DSP聞名，其產品覆蓋50G至1.6T，支持光模塊和有源電電纜（AEC）。2025年4月1日，Credo推出超低功耗 Lark光學DSP系列。Lark 系列包含兩款創新型光學 DSP 產品。Lark 800 是一款高性能、高可靠性、低功耗的 DSP，旨在支持新一代全重定時 800G 收發器，這些收發器將部署在世界上最大、最密集的 AI 數據中心極具挑戰性的電源和冷卻環境中。Lark 850 專爲 800G 線性接收光學 (LRO) 設計，功耗低於 10W。Credo的獨特之處在於其專注於工業溫度範圍（-40°C至+85°C），使其在5G前傳/中傳和企業數據中心中具有競爭優勢。儘管Credo在技術深度上不及博通和Marvell，但在中小型客戶和新興市場中表現出色。新勢力崛起：Alphawave與RetymAlphawave Semi：從IP到硅的轉型Alphawave Semi原本以高速SerDes IP聞名，2023年轉型爲硅產品供應商，其連接產品集團（Connectivity Products Group）的成立標誌着其野心。依託其WidEye架構與EyeQ診斷技術，Alphawave切入高速PAM4與相干“Coherent-lite”兩大DSP分支。Alphawave的首批產品基於3nm工藝，利用3nm工藝的功耗和性能優勢挑戰傳統巨頭。產品包括：Cu-Wave：是一款適用於最長3米的有源電纜 (AEC) 的PAM4 DSP，數據速率高達 1.6Tbit/s，爲8 x 200G。產品AW200-C可在主機端和線路端接口上均衡高達 40dB 的損耗（測量的凸塊-凸塊）。AW200-C採用 3nm CMOS 技術節點製造，並以已知合格芯片 (KGD) 的形式提供。Alphawave Semi 爲 1.6T AEC 提供了完整的參考設計。O-Wave：用於光學重定時器和變速箱收發器的200G PAM4 DSP，具有相同的規格，可支持長達2公里的光纖鏈路。Co-Wave：是用於光收發器的相干-lite DSP。AW400-O採用DP-QAM16調製，支持數據中心跨園區20公里範圍的800G/1.6T模塊，幷包含一箇集成的、可配置的 NIST 認證安全引擎，可對連接一箇數據中心與園區內相鄰數據中心的所有鏈路進行加密。Alphawave CEO Tony Pialis表示：“從IP到定製硅再到標準產品，Alphawave能夠滿足超大規模客戶（如北美 hyperscaler）的多樣化需求。”這一轉型戰略爲Alphawave贏得了與北美一線超大規模客戶的合作機會，證明了其從IP技術到硅系統能力的“閉環飛躍”。Retym：相干DSP的新星Retym發音爲“Re-Time”，該公司成立於2021年，最近憑藉1.8億美元多輪融資迅速嶄露頭角。Retym專門爲雲和 AI 基礎設施提供可編程相干數字信號處理器 (DSP) 解決方案。其首款相干DSP芯片採用臺積電5nm工藝，將被設計用於在 10 公里至 120 公里的範圍內傳輸數據，但將針對 30 公里至 40 公里的範圍進行優化，專注於數據中心互連領域市場。據報道，其芯片正處於測試和驗證階段。Retym的創始人Sachin Gandhi和Roni El-Bahar擁有豐富的行業經驗，他們的願景是通過開放生態系統打破傳統廠商的壟斷。他們在一篇文章中提到，一些DSP供應商甚至直接與自己的客戶競爭，造成摩擦並扼殺創新。Retym聯合創始人兼首席技術官Roni El-Bahar表示：“過去，相干光學用於超遠距離。現在，我們要讓它走進園區，讓它平價。” 值得一提的是，Roni El-Bahar 博士此前曾擔任華爲以色列研究中心的首席技術官。Retym的創新點在於混合信號設計，將高性能DAC/ADC與智能DSP算法結合，顯著降低功耗和成本。El-Bahar指出，隨着相干光學從長距向短距滲透，Retym的解決方案將填補市場空白，尤其是在AI基礎設施中。幾個趨勢和觀察在AI驅動的算力結構中，“誰掌握連接，誰就掌握系統性能上限”。傳統上，大家關注GPU、NPU這些算力芯片，但實際上，連接瓶頸已成爲AI系統的核心制約因素。DSP的重要性會越來越凸顯。DSP的發展和市場需求也暗示出了以下幾個趨勢：技術路線分化：光通信DSP市場正處於技術與應用的十字路口。無論是PAM4的短距霸主地位，還是相干-lite的中距崛起，都是市場需求的必然產物。能耗優化成爲關鍵門檻：隨着DSP芯片全天候運行、高速SerDes集成、高階調製支持成爲標配，功耗與性能的平衡點正取決於工藝節點的先進性：3nm DSP（如Marvell Ara、Broadcom Sian3、Alphawave系列）已在800G/1.6T模塊中展示出明顯的功耗優勢；支持200G/通道的SerDes，需要極致的高速模擬設計與製程支持；工藝節點的領先，不僅影響單片性能，更在規模部署後體現爲TCO差異的倍數效應。平臺化趨勢：未來DSP產品一定是“高速SerDes + DSP邏輯 + 某種安全模塊 + 狀態診斷 + AI輔助算法”的集成平臺，靠傳統模擬分立方案將會逐步邊緣化。生態之爭：傳統玩家（如Marvell、Broadcom）憑藉強大的產品覆蓋能力，常常橫跨交換芯片、光模塊與DSP產品，易造成與客戶間“既合作又競爭”的複雜關係。新玩家（Retym/Alphawave）主打“開放式合作”、“不與客戶競爭”，這種策略更容易獲得Hyperscaler的青睞。利潤結構重塑：芯片廠還是模組廠最賺錢？從產業價值來看，光模塊廠正面臨利潤擠壓與同質化風險，而高端DSP芯片依然是利潤高地。下一個變量？中國市場可能自研突破低功耗DSP。隨着AI基礎設施在國內快速鋪開，具備模擬信號與SerDes研發能力的公司或將切入這塊戰略高地，打破現有海外廠商的技術壟斷。光通信DSP的戰爭，本質是算力互聯基礎設施的戰爭。無論如何，DSP的大局都未定。半導體精品公衆號推薦專注半導體領域更多原創內容關注全球半導體產業動向與趨勢*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅爲了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯繫半導體行業觀察。今天是《半導體行業觀察》爲您分享的第4087期內容，歡迎關注。『半導體第一垂直媒體』實時專業原創深度公衆號ID：icbank喜歡我們的內容就點“在看”分享給小夥伴哦

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