シリコンフォトニクス（シリコンフォトニクス）
Si基板上光通信技術。NVIDIA Blackwell B200 NVLink-C2C+co-packaged optics・Intel OCI 4 Tbps(2024)・TSMC COUPE(3DFabric Photonic)・Lightmatter Passage・Ayar Labs TeraPHY・Celestial AI Photonic Fabricが代表実装、2026年AIデータセンタ光電融合インターコネクト主流化進行中。
概要
シリコンフォトニクスは、半導体製造プロセスを利用して光信号を伝送する技術である。
CPUやGPUのデータ転送を光で行うことで、電気信号に比べて帯域幅が拡大し、遅延が低減する。
2025年に登場した NVIDIA Blackwell B200 は、NVLink‑C2C+co‑packaged optics を採用し、
4 Tbps の光インターコネクトを実現した。
Intel は 2026 年に OCI 4 Tbps を発表し、データセンタ向け光通信を加速させた。
主な特徴・仕組み
- 光学的伝送により、電気的ノイズの影響を受けにくい。
- 1 mm 以下のチップサイズで 10 Gbps 以上の帯域を確保。
- 低電力消費：光源は 1 W 未満で 100 Gbps を実現。
- 3D Photonic Fabric による垂直積層で、面積を 1/10 に削減。
- 既存の CMOS 製造ラインを活用でき、コストを抑制。
- 光ファイバの接続は 0.1 mm 以内で実装可能。
- 低遅延：光の速度は 3×10⁸ m/s、伝送距離 1 m で 3 ns。
- 省スペース設計により、サーバー筐体の熱設計が容易。
- 互換性：PCIe 5.0 x16 互換の光インターフェースを提供。
- 2026 年に登場した Celestial AI Photonic Fabric は、AI 推論に特化した 5 Tbps の光ネットワークを実装。
スペック/製品比較表
| 製品名 | 光帯域 | 伝送距離 | 光源 | 主要用途 |
|---|---|---|---|---|
| NVIDIA Blackwell B200 | 4 Tbps | 10 m | 1 W | GPU‑GPU 連結 |
| Intel OCI | 4 Tbps | 20 m | 0.8 W | データセンタ |
| TSMC COUPE | 3 Tbps | 5 m | 0.6 W | 3D Photonic Fabric |
| Lightmatter Passage | 2 Tbps | 2 m | 0.5 W | AI 推論 |
| Ayar Labs TeraPHY | 5 Tbps | 15 m | 1.2 W | 高性能コンピューティング |
具体例・対応製品
- NVIDIA Blackwell B200：NVLink‑C2C+co‑packaged optics で 4 Tbps を実現。
- Intel OCI：4 Tbps の光インターコネクトを 2026 年にリリース。
- TSMC COUPE：3D Photonic Fabric を採用し、垂直積層で 3 Tbps を提供。
- Lightmatter Passage：光ベースの AI 推論エンジンで 2 Tbps。
- Ayar Labs TeraPHY：5 Tbps の光ネットワークを 2025 年に発表。
- Celestial AI Photonic Fabric：AI 推論専用で 5 Tbps を実装。
自作PCでの選び方・注意点
- 光インターフェースのピン配置が標準と合致しているか確認。
- 光ファイバの接続端子は 0.1 mm 以内で設計されているか。
- 光源の消費電力が 1 W 未満であるか。
- 3D Photonic Fabric を採用した場合、熱設計が重要。
- 互換性：PCIe 5.0 x16 互換の光インターフェースを選択。
- 伝送距離が 10 m 未満であれば、ケース内での配線が容易。
- 光ファイバの折れ曲がり半径は 5 mm 以上を推奨。
- 低遅延を重視する場合、光源の応答時間が 1 ns 未満か確認。
- 省スペース設計を活かすため、ケースの内部レイアウトを最適化。
- 2025 年に登場した製品は、最新の光制御 IC を搭載しているか。
関連用語との違い
- NVLink‑C2C：NVIDIA の光インターコネクト規格。
- COUPE：TSMC の 3D Photonic Fabric 技術。
- TeraPHY：Ayar Labs の 5 Tbps 光ネットワーク。
- Photonic Fabric：光を用いたネットワーク全体を指す。
- 光ファイバ：光信号を伝送する媒体。
- 光源：レーザや LED で光を発生させるデバイス。
よくある質問
Q1. シリコンフォトニクスはどの程度の遅延を持つのですか？
A1. 光速は 3×10⁸ m/s で、1 m の伝送距離で 3 ns の遅延となります。
Q2. 既存のマザーボードに光インターフェースを追加できますか？
A2. 互換性のある光インターフェースを備えたマザーボードを選択すれば、追加が可能です。
Q3. 2026 年に登場した Intel OCI はどのような特徴がありますか？
A3. 4 Tbps の帯域幅と 20 m の伝送距離を持ち、データセンタ向けに最適化されています。
まとめ
シリコンフォトニクスは、CPU や GPU のデータ転送を光で高速化し、遅延を低減する技術である。
NVIDIA Blackwell B200、Intel OCI、TSMC COUPE、Lightmatter Passage、Ayar Labs TeraPHY、Celestial AI Photonic Fabric など、2025 年以降に登場した製品は 2 Tbps から 5 Tbps までの帯域幅を実現している。
自作PC で採用する際は、光インターフェースの互換性、光源の消費電力、熱設計を重視し、最新の 3D Photonic Fabric を活用することで、次世代の高性能コンピューティングを実現できる。