在数字时代，数据传输的速度和效率已成为各行各业竞争力的关键因素。高速互连技术作为支撑大数据、人工智能和云计算等新兴技术的基础设施，正经历着前所未有的发展机遇。展望 2025 年，哪些高速互连技术将脱颖而出，成为推动未来技术发展的关键力量？本文将深入探讨几种极具潜力的技术，分析其原理、优势和应用前景。
1. Chiplet 技术：异构集成的未来
Chiplet 技术，又称芯粒或小芯片技术，通过将不同的功能芯片（Chiplet）集成在一个封装内，实现异构集成。这种技术打破了传统单片集成电路的限制，可以更灵活地选择和组合不同工艺、不同功能的芯片，从而提高性能、降低成本、缩短开发周期。例如，可以将高性能的 CPU Chiplet 与低功耗的 I/O Chiplet 集成在一起，以优化整体功耗和性能。Chiplet 技术在高性能计算、AI 加速器和数据中心等领域具有广阔的应用前景。它克服了单片SoC设计日趋复杂、成本高昂的挑战，使定制化硬件成为可能。未来的高速互连将不再局限于单个芯片内部，而是扩展到 Chiplet 之间的互连，如何保证 Chiplet 之间高速、低延迟的数据传输将是关键。目前，UCIe (Universal Chiplet Interconnect Express) 等标准正在推动 Chiplet 技术的发展，并有望成为未来高速互连的重要组成部分。
2. 光子集成电路 (PIC)：光速互连
光子集成电路（Photonic Integrated Circuit, PIC）利用光子作为信息载体，在硅基芯片上集成光学元件，实现光信号的产生、传输和处理。相比于传统的电子互连，光子互连具有更高的带宽、更低的功耗和更长的传输距离。PIC 在数据中心内部互连、长距离光纤通信等领域具有显著优势。随着数据中心对带宽的需求不断增长，传统的铜缆互连已经难以满足需求，光子互连将成为必然趋势。未来的 PIC 将更加集成化、小型化和低成本，并与电子电路实现更紧密的集成，例如通过共封装光学 (Co-Packaged Optics, CPO) 技术，将光学引擎与 ASIC 芯片集成在一起，以缩短信号传输距离、提高信号质量。此外，硅光子技术的发展也为 PIC 的大规模应用奠定了基础。
3. CXL (Compute Express Link)：连接一切
Compute Express Link (CXL) 是一种基于 PCIe 协议的高速互连技术，旨在连接 CPU、GPU、内存和其他加速器。CXL 提供了高速、低延迟的互连通道，允许 CPU 直接访问加速器的内存，从而实现共享内存空间。这种技术可以显著提高异构计算的效率，并简化编程模型。CXL 协议支持三种主要模式：CXL.cache、CXL.memory 和 CXL.io，分别用于缓存一致性、内存扩展和设备互连。CXL 在服务器、数据中心和 AI 加速器等领域具有广泛的应用前景。随着 AI 和机器学习 workloads 的复杂性不断增加，CXL 将成为连接 CPU 和加速器的关键桥梁，并推动异构计算的发展。未来的 CXL 将进一步提高带宽、降低延迟，并支持更多的设备类型和应用场景。CXL 3.0 规范已经发布，支持交换机架构，并进一步提升了带宽和安全性。
4. 先进封装技术：提升互连密度
除了上述几种新兴的高速互连技术外，先进封装技术也是提高互连性能的关键。先进封装技术包括 2.5D/3D 封装、扇出型封装 (Fan-Out)、倒装芯片 (Flip-Chip) 等。这些技术可以提高芯片之间的互连密度、缩短互连距离、降低信号损耗，从而提高整体性能。例如，2.5D 封装通过将多个芯片集成在一个中介层 (Interposer) 上，实现高速互连。3D 封装则将多个芯片堆叠在一起，进一步提高互连密度。先进封装技术在高性能计算、移动设备和 AI 加速器等领域具有广泛的应用。随着芯片设计越来越复杂，先进封装技术将成为实现高性能和低功耗的关键。
展望 2025 年，高速互连技术将朝着更高带宽、更低延迟、更低功耗和更高集成度的方向发展。Chiplet 技术、光子集成电路、CXL 和先进封装技术将共同推动未来技术的发展，并为大数据、人工智能和云计算等新兴技术提供强大的基础设施支撑。选择合适的高速互连技术，并结合具体的应用场景进行优化，将成为各行各业赢得竞争优势的关键。
