英伟达、AMD、英特尔，芯片三巨头为何押注同一家 AI 独角兽？
2024-12-20 11:37
英伟达、AMD、英特尔，这三家互为对手的企业，竟然因为一家初创企业站到了一起。12 月 13 日，硅谷光互联 I/O 芯片设计公司Ayar Labs宣布完成由 Advent International 和 Light Street Capital 领投的 1.55 亿美元 D 轮融资，估值超过 10 亿美元，正式跻身独角兽行列。新一轮融资中还有多家战略投资者参与，包括英伟达、AMD、英特尔、格芯，以及与台积电有战略合作关系的 VentureTech Alliance、美国机器制造巨头 3M 等。Ayar Labs 究竟是家什么样的初创企业，能同时吸引英伟达、AMD、英特尔三家芯片巨头？光互联 I/O 技术对于眼下的 AI 时代而言，又意味着什么？要理解 Ayar Labs 为何获得三巨头偏爱，首先要理解当下这个 AI 时代。随着人工智能需求越来越旺盛，其系统也越来越复杂和庞大，效率降低下的问题愈发明显。比如，一颗 GPU 的运行效率为 80%，64 颗 GPU 的运行效率可能是 50%，256 颗 GPU 的运行效率可能只有 30% 了。这其中的部分原因在于传统电 I/O 技术下，GPU 利用电子通过铜线传输数据会让传输性能受限、利用率下降，同时还存在能耗大、信号衰减等问题。成立于 2015 年、总部位于美国加州圣何塞的 Ayar Labs，正是专注于通过光 I/O 技术来加速数据中心的通信速度，突破数据传输瓶颈。说白了，光互联 I/O 是使用光子而不是电子来传输数据，可以提供每秒万亿比特的带宽，从而轻松传输大量数据。此外，跟电信号不同的是光信号可以长距离传输，不会明显损失带宽或信号的完整性，而且功耗也相对更低。经过测算，理想状态下光芯片的端到端功耗仅仅为电子芯片的 10%，延迟只有其 1%，而同等条件下的算力却能达到电芯片的 100 倍以上。可以说，光互联 I/O 是下一代 AI 基础设施建设的关键技术之一，而 Ayar Labs 目前在这项技术上处于行业前列地位。眼下 Ayar Labs 正在开发两种产品：TeraPHY 光学 I/O 小芯片和 SuperNova 多端口、多波长光源。TeraPHY 光学 I/O 小芯片比较小巧，可以无缝集成到高级芯片封装中，同时支持高达 4 Tbps 的双向带宽，每个小芯片的延迟为 5 ns。小芯片的功耗约为 10W，或每字节 5 pJ，考虑到 TeraPHY 的速度，这个功耗是相对较低的。SuperNova 远程光源则是用来跟 TeraPHY 无缝协作的，其可以提供 16 种波长的光，以支持 16 个端口，并为 256 个数据通道或 16 Tbps 双向供电。跟可插拔光学器件和电气 SerDes 等传统互连相比，SuperNova 远程光源带宽提高了 5-10 倍，延迟降低了 10 倍，功率效率提高了 4-8 倍。英伟达、AMD、英特尔之所以投资 Ayar Labs，正是看中它的技术和产品以及带来的商业化潜力。拿英伟达来说，过去十年其已经为 AI 带来百万倍的加速，未来其需要高效的数据传输技术支持不断增长的算力需求。这就需要光学 I/O 等全新技术，支持其未来 AI/ML 工作负载和系统架构的带宽、功率以及规模要求。通过投资 Ayar Labs，英伟达可以深入了解和优先获得 Ayar Labs 的产品和技术，从而进一步优化自身的 AI 训练平台，提升性能并降低成本。此外，Ayar Labs 的技术与英伟达的现有技术路线高度一致，双方能够走在一条路上。对于英伟达的竞争对手英特尔和 AMD 而言，更需要通过 Ayar Labs 的技术，提升自家产品性能来提振业绩。尤其对于英特尔来说，其业绩已经大幅落后于英伟达和 AMD。
财报显示，2025 财年第三季度英伟达营收 351 亿美元，同比增长 94%；净利润 193.1 亿美元，同比增长 109%。2024 年第三季度达 AMD 营收达到 68.19 亿美元，同比增长了 18%，净利润为 7.71 亿美元，同比增长了 158%。相比之下，2024 年三季度英特尔营收为 133 亿美元，同比减少 6%，净亏损为 166.39 亿美元，同比转盈为亏。据彭博社报道，英特尔已经跟 Ayar Labs 合作，将其技术整合到大批量芯片生产中。虽然业内已有多家公司在布局光互联 I/O 业务，但 Ayar Labs 可扩展制造能力方面处于领先地位，从而具备肉眼可见的商业化潜力，这也是吸引三大巨头的原因之一。比如，TeraPHY 可以帮助客户提高 AI 基础设施的计算效率和性能，同时由于功耗低于传统互连还可以降低成本。也就是说，它不仅可以帮助客户提高 AI 产品性能，还能够通过降本提高盈利的可能性。据悉，Ayar Labs 已经开始向部分客户出货约 15000 台设备，并计划到 2026 年中期实现大批量生产，到 2028 年及以后每年出货量可达到 1 亿台以上。虽然 Ayar Labs 前景可观，但当下仍面临着来自诸多对手的挑战。
在光互联 I/O 市场上，今年以来资本可谓频频下注。今年 9 月，瑞士光互连初创企业 Lightium AG 完成 700 万美元种子轮融资。10 月，美国光子计算及网络创企 Lightmatter 完成 4 亿美元 D 轮融资，总融资额达到 8.5 亿美元，估值超过 44 亿美元；同样在 10 月，另一家美国光子技术创企 Xscape Photonics 完成 4400 万美元 A 轮融资，总融资额达到 5700 万美元。成立于 2017 年的Lightmatter，可以说是目前 Ayar Labs 最强大的对手之一。相比上一轮融资，D 轮融资后 Lightmatter 估值直接翻了约 3.7 倍，成为目前估值最高的光芯片创业公司之一。
在 D 轮融资之后，Lightmatter 方面还暗示：“这很可能是公司最后一轮融资。”这意味着，Lightmatter 有可能正在准备冲刺 IPO。在吸引资本这件事上，Lightmatter 是要强于 Ayar Labs 的。从业务上看，Lightmatter 要做的是提升 GPU 或 CPU 芯片互联层的效率，突破现代数据中心的瓶颈。其通过研发的光学互连层技术，可让数百个 GPU 同步工作，从而简化了昂贵而复杂的 AI 模型训练和运行工作。另外，Lightmatter 的首款产品 Envise 是一款专门用于 AI 操作的芯片，另一款产品 Passage 可以促进芯片之间数据传输的互连，利用光子和电子来提高操作效率。除了 Lightmatter，其他光互联 I/O 初创企业也有不错的表现。比如，Xscape Photonics的光子解决方案可优化 AI 数据中心的网络架构，将 GPU 的“逃逸带宽”提升 10 倍，能耗降低 10 倍。值得注意的是，在 Xscape Photonics 的 A 轮融资中，英伟达也参投了，可见英伟达在光互联 I/O 市场上押注了不少企业，而不仅仅是 Ayar Labs，这能侧面看出光互联 I/O 拥有很大潜力。往后看，“把电换成光”正在成为芯片行业的算力革命，市场规模也是非常庞大且在快速增长的。据 Technavio 预测，从 2023 年到 2028 年，全球光互连市场规模将增长 168 亿美元，年均复合增长率（CAGR）预计达到 20.62%。在这片巨大蛋糕中，除了有 Ayar Labs、Lightmatter 这样亮眼的初创企业，还有微软、亚马逊等老牌企业都在布局。甚至有媒体表示，四处投资的英伟达自己也在研发光互联 I/O 技术，可见这片领域在未来将会形成巨大的产业机会。Optical chip interconnect startup Ayar raises $155M to bring light to AI workloads（siliconANGLE）
Nvidia, AMD and Intel Invest in Startup Bringing Light to Chips（Bloomberg）
Lightmatter’s $400M round has AI hyperscalers hyped for photonic data centers（TechCrunch）
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