Kinesisk MEMS-chip med 416 mikrospejle kan sænke tærsklen for optisk kredsløbskobling

Suzhou Chipsens Technology har lanceret en såkaldt »public-edition«-chip: et standardiseret MEMS-mikrospejlsarray udviklet til optiske kredsløbskoblere, også kaldet OCS (Optical Circuit Switching).

Betydningen ligger først og fremmest i komponenten og forsyningskæden. Hvis kinesiske systemproducenter kan købe en kvalificeret standardchip i stedet for selv at udvikle et stort mikrospejlsarray fra bunden, kan det blive lettere at bygge, tilpasse og opskalere lokale OCS-systemer.

Det er derfor mest præcist at se lanceringen som en milepæl for AI-netværkenes komponentforsyning – ikke som lanceringen af en færdig optisk switch med 400×400 porte.

Hvad har Chipsens lanceret?

Chippen anvender elektrostatisk, toakset MEMS-styring og integrerer 416 individuelt bevægelige siliciummikrospejle på samme die. Tallet beskriver antallet af spejlelementer og skal ikke læses som en 416×416-portmatrix. Den oplyste pakkestørrelse er 33,6 × 20,85 × 0,66 millimeter. 23

De rapporterede specifikationer omfatter:

• Mekanisk afbøjning på X-aksen på ±6,5°
• Mekanisk afbøjning på Y-aksen på ±5,5°
• Infrarød reflektivitet på mindst 96 %
• Responstid på under 10 millisekunder
• Mere end én milliard koblingscyklusser
• Die-yield på over 90 % ved volumenproduktion
• En oplyst mulighed for at understøtte OCS-produkter i 400×400-portklassen 23

Tallene stammer fra virksomheden og branchemedier. De beskriver dermed produktets oplyste kapacitet, men kan ikke sidestilles med uafhængigt offentliggjorte benchmarkresultater.

Sådan fungerer optisk kredsløbskobling

En traditionel elektronisk pakkeswitch modtager data, behandler routinginformationen og sender datapakkerne videre gennem et elektrisk koblingsnetværk. En optisk kredsløbskobler etablerer i stedet en fysisk lysforbindelse mellem to endepunkter.

Når forbindelsen først er konfigureret, kan data passere gennem switchen uden gentagne konverteringer fra optisk til elektrisk signal og tilbage til optisk signal.

I en MEMS-baseret OCS vælger kontrolsoftwaren en forbindelse, hvorefter elektrostatisk drevne mikrospejle vippes, så lysstrålen fra en inputfiber ledes mod den rigtige outputfiber. Kredsløbet forbliver dedikeret, indtil netværket konfigurerer sig på ny.

Det gør OCS særligt interessant ved trafik med tre egenskaber:

1. Stor båndbredde: AI-opgaver flytter enorme datamængder mellem grupper af acceleratorer.
2. Forudsigelige kommunikationsmønstre: Træning og andre koordinerede arbejdsbelastninger kan skabe langvarige datastrømme, hvor en dedikeret lysforbindelse giver mening.
3. Tålelighed over for ændringer på millisekundskala: OCS bruges normalt til at ændre netværkstopologien på opgave- eller scheduleringsniveau, ikke til at træffe en ny beslutning for hver enkelt datapakke.

Teknologien er attraktiv, fordi den er uafhængig af datahastighed og bølgelængde, har lav latenstid og kan undgå en stor del af det koblingsforbrug, der følger med elektronisk databehandling.

OCS erstatter dog ikke elektronisk netværk. Kortvarig, burst-præget eller uforudsigelig trafik har fortsat fordel af pakkekobling, mens et optisk lag kræver styring af topologi, planlægning, overvågning og fejlhåndtering.

Hvorfor er OCS interessant i AI-klynger?

Når AI-systemer vokser, bliver faste punkt-til-punkt-forbindelser stadig vanskeligere at håndtere. Et rekonfigurerbart optisk lag kan ændre, hvilke processorgrupper der har direkte forbindelser til hinanden. Det kan potentielt reducere antallet af elektriske koblingslag og antallet af konverteringspunkter i netværket.

Googles Ironwood-arkitektur er et markant eksempel. Google beskriver OCS som det netværk, der forbinder TPU-kuber uden for en enkelt kube. Dokumentationen beskriver samtidig, hvordan optiske forbindelser og fejl i OCS-systemet kan omgås for at forbedre tilgængeligheden af TPU-slices. 1721

Googles offentliggjorte Ironwood-materiale beskriver systemer, der kan skaleres til 9.216 chips i en superpod. Det betyder ikke, at alle AI-klynger vil blive bygget på samme måde, men det illustrerer, hvorfor dynamisk styring af den optiske topologi bliver mere værdifuld, når antallet af sammenkoblede acceleratorer vokser. 21

Også påstande om lavere strømforbrug bør læses med forbehold. Branchen har for bestemte OCS-arkitekturer omtalt besparelser på omkring 40 % af netværkets strømforbrug, men det er et resultat på arkitekturniveau – ikke en garanteret besparelse, der alene følger af at installere Chipsens’ mikrospejlschip.

Hvorfor betyder en standardchip noget for Kina?

Et OCS-system samler flere teknisk krævende områder: mikrospejlsarrays, optiske motorer, fiberjustering, emballering, drivelektronik, kontrolsoftware og systemmæssig driftsikkerhed.

En standardiseret mikrospejlskomponent kan gøre det muligt for udstyrsproducenter at koncentrere sig om integrationen i stedet for hver især at finansiere udviklingen af den mest specialiserede del af den optiske motor.

Det kan sænke adgangsbarrieren for skræddersyede OCS-produkter til kinesiske datacentre, backbone-netværk og store AI-computerklynger. Det kan også mindske afhængigheden af importerede kernekomponenter, men effekten vil afhænge af kundegodkendelser, stabil yield, systempålidelighed og de faktiske installationsvolumener.

Chipsens oplyser, at virksomheden begyndte arbejdet med MEMS-arraykobling i 2019. Ifølge rapporterne fulgte en succesfuld tape-out af et stort array i 2025, anvendelse i et OCS-system med 320×320 kanaler og lanceringen af standardproduktet til industrikunder i august 2026. 124

Virksomheden beskriver også egne kompetencer inden for mikrospejlsdesign, waferproduktion, emballering og test. En separat finansieringsrapport oplyser, at Chipsens har gennemført en Pre-A-runde for at accelerere udviklingen af MEMS-mikrospejlsarrays og optiske forbindelser til AI-datacentre. 67

MEMS er ikke den eneste OCS-teknologi

MEMS-spejle er én af flere teknologiske tilgange til optisk kredsløbskobling. Andre muligheder omfatter:

• Flydende krystaller: Kan give høj stabilitet og lavt optisk tab, men er normalt langsommere til at rekonfigurere.
• Piezoelektrisk eller direkte strålestyring: Bevæger et optisk element hurtigt, men med kompromiser inden for kontrolkompleksitet, skala og pris.
• Robotbaseret fiberskift: Fysisk justering af fibre kan give meget lavt tab, men den mekaniske bevægelse er langsommere.
• Siliciumfotoni eller bølgelederbaseret kobling: Kan være kompakt og hurtig, men det er fortsat en ingeniørmæssig udfordring at opskalere portantal, kontrollere optisk tab og håndtere styringen.

MEMS betragtes bredt som den førende tilgang til mange OCS-design med højt portantal, fordi teknologien kombinerer høj porttæthed, relativt lavt indsættelsestab, bredbåndsdrift og rekonfiguration på millisekundskala. Akademiske og industrielle sammenligninger peger på MEMS-design i 320×320-klassen som en praktisk løsning i stor skala, mens markedsanalyser forventer, at MEMS vil forblive den dominerende teknologikategori på kort sigt.

Den ofte gentagne påstand om, at MEMS står for mere end 70 % af OCS-markedet, bør dog behandles forsigtigt. Markedsandele afhænger af markedsdefinition, årstal og analytikernes metode. Det tilgængelige materiale understøtter, at MEMS er en førende eller dominerende tilgang, men ikke et universelt verificeret tal på over 70 %.

Vejen mod større arrays – og grænserne for den aktuelle lancering

Chipsens’ nuværende rapporterede produktudvalg omfatter arrays i 300×300- og 320×320-klassen, mens virksomheden har beskrevet en plan om at bevæge sig mod 1.024×1.024 porte. Det er en køreplan og ikke dokumentation for, at et produkt i denne størrelse allerede leveres eller er kvalificeret. 79

På samme måde beskriver forslag om OCS-lag til klynger med 100.000 eller flere accelerator-kort en mulig systemretning. Den skala kræver mere end et større mikrospejlsarray. Den vil også afhænge af optisk emballering, kontrolplanssoftware, scheduleringslogik, fejlhåndtering, kabling, termisk design og samspillet med elektroniske switches.

Googles dokumentation illustrerer netop betydningen af omdirigering og tilgængelighedsmekanismer omkring det optiske netværk. 1721

Den mest holdbare konklusion er derfor mere afgrænset – men stadig væsentlig: Chipsens har rapporteret en standardiseret komponent med 416 mikrospejle og specifikationer, der er tænkt til at understøtte kinesisk udviklede OCS-produkter i 400×400-klassen.

Hvis virksomhedens oplysninger om ydelse, yield og pålidelighed holder ved bredere kundekvalifikation, kan chippen gøre udviklingen af kinesiske OCS-systemer mere tilgængelig og styrke den lokale forsyning af en kritisk komponent til AI-netværk.

De større løfter – markante energibesparelser, optiske netværk til klynger med 100.000 kort og kobling i 1.024×1.024-skala – er fortsat muligheder på systemniveau eller fremtidige planer. De er ikke resultater, der kan fastslås ud fra denne lancering alene.