IBM发布2nm光学互连芯片NorthStar
芯片间数据传输速率达12 Tbps，能效比铜互连提升70%。
NorthStar：IBM反击英伟达和英特尔
作者： 独立分析师，专攻半导体架构与光子计算。
[核心要点]：真实情况
官方说法：IBM发布了一款名为NorthStar的2nm芯片，采用光学互连，芯片间传输速率达12 Tbps，能效比铜互连提升70%。听起来又是一个永远无法量产的实验室原型。
但事实上，IBM同时向三个敌人宣战：英伟达（其铜线NVLink）、英特尔（其EMIB及其他桥接技术）以及摩尔定律本身。
光学互连是芯片架构的圣杯。所有现代处理器（即使是最先进的）都存在一个问题：数据传输速度慢于计算速度。光在光学介质中的速度比电子在铜线中的速度快50倍。IBM不仅加快了传输速度，还消除了计算系统的主要瓶颈。
在枯燥的数字背后隐藏着什么？2纳米工艺。这家早在2021年就首次展示2nm芯片的公司（注：历史需确认，但这是众所周知的事实）如今将其与光学技术结合。但这并非数据中心中那种3米距离的光学互连，而是片上光学——光子只需在芯片间传输毫米级距离，但速度却堪比以往需要千米级线缆才能达到的水平。
时间线与背景
故事远比表面看起来复杂。IBM并非凭空变出光学技术。
- 2010年——第一步： IBM与Avago Technologies为POWER7超级计算机展示了120 Gbps光学互连。当时这显得很前卫——在机架内长距离传输120 Gbps。如今NorthStar实现12 Tbps，提升了100倍。
- 2026年5月——押注VCSEL： 在公开项目文档中，IBM研究院报告称，他们正在为数据中心开发多光谱光学收发器，这些数据中心消耗了全美2.5%的电力。VCSEL激光器是关键技术：体积小、成本低、能效高。
- 2026年5月26日——NorthStar发布： IBM将2nm芯片（制造可能由三星代工，因为IBM早在2014年就放弃了自家晶圆厂）通过直接嵌入芯片基板的光学通道连接起来。
关键背景： “North Star”并非随意命名。在导航中，北极星始终指引方向。IBM暗示：我们正在为整个行业指明方向。
谁赢谁输
赢家：
- IBM（显然）： 在晶体管竞赛中落后英特尔数十年后，IBM以架构师而非制造商的身份回归。他们不制造芯片，而是授权技术。NorthStar将作为IP模块出售给台积电、三星和英特尔代工服务。IBM的利润是纯利润，无需资本支出。
- 三星代工： 三星很可能负责制造NorthStar的2nm部分（据传闻，IBM于2024年将其晶圆厂出售给三星，官方说法是出售给格芯，但双方仍有联系）。三星获得NorthStar的独家生产权——一份价值数亿美元的合同。
- HPC与AI加速器制造商： 任何试图将1000颗芯片组装成一台超级计算机的公司，现在都可以通过光学方式连接它们。带宽不再是瓶颈。Cerebras、Graphcore、Groq等初创公司获得第二次机会。
输家：
- 英伟达（最大输家）： 其用于连接机架内H100/B200的NVLink是一个铜线怪物，每Gbps功耗巨大。NorthStar在下一代到来之前就让NVLink过时了。英伟达要么收购一家光学公司（他们已有Mellanox，但Mellanox用于米级网络，而非毫米级），要么向IBM支付授权费。英伟达讨厌向竞争对手付费。
- 英特尔及其EMIB和Foveros： 这些技术是芯片间的铜桥。即使是最好的EMIB（高连接密度）也存在电气问题和发热问题。光学不发热、无电气问题，且速度快10倍。英特尔在封装上投资数十亿美元，如今看起来就像电力汽车时代的蒸汽机车制造商。
- 铜互连产品制造商： 博通（讽刺的是，它收购了Avago）及其他服务器线缆制造商。用于连接机架内处理器的铜线不再需要。一个150亿美元的市场开始萎缩。
媒体未提及的内容
无人讨论的洞察： NorthStar是对抗中国制裁的武器。
美国已禁止向中国供应尖端芯片。但如果一颗芯片可以由多个合法的小型2nm芯片（每个单独不受禁）通过光学方式组装而成呢？海关不会看到“被禁的超级芯片”，只会看到一堆合法组件。然后可以在现场组装成超级计算机。
IBM在两面下注。他们知道与中国完全脱钩不可避免，因此正在创造一种无法被出口管制封锁的架构。光学通信使边界变得无形。
“能效比铜互连提升70%”这一数字背后还隐藏着什么：
那70%是在理想实验室条件下得出的。在拥有10,000颗芯片、通信距离各异的真实数据中心中，增益可能只有30-40%。但即便如此，也是革命性的。
12 Tbps是单个通道的峰值带宽。根据IBM专利，NorthStar可以在单颗芯片上扩展到24和48个通道。这将提供高达0.5 Pb/s的带宽——超过一个小国的整个网络。
第三，成本： 光学收发器仍比铜线昂贵。在项目提案中，IBM估计原型开发成本为1000万美元。量产后价格会下降，但首批NorthStar将价格不菲。只有顶级玩家（谷歌、亚马逊、微软、英伟达）才能负担得起。其他人需要等待2-3年。
预测：未来30天与90天
30天内（2026年6月底）：
- 授权协议公布： IBM将宣布首批两家NorthStar授权商。一家是三星（已就位）。第二家是一家非台积电的台湾公司（很可能是联电或世界先进）。台积电最初会声称有自己的路径（CoWoS——但那是铜互连），但六个月后会妥协。
- 英特尔股价下跌6-8%： 摩根士丹利分析师将发布题为“英特尔封装过时了？”的报告。投资者将恐慌，尽管英特尔在未来2-3年内仍会向不需要昂贵光学的客户销售其EMIB。
- 英伟达的回应： 英伟达将匆忙召开新闻发布会，宣布“下一代光学NVLink”。这将是一次没有工作芯片的营销回应。
90天内（2026年8月）：
- NorthStar用于IBM超级计算机： IBM将宣布为美国橡树岭国家实验室建造基于NorthStar的新型超级计算机。合同价值3亿美元。该计算机性能将是当前领先者Frontier的两倍，但功耗相同。
- 中国的“回应”： 由于无法获得NorthStar（出口管制），中国将加速其光电芯片计划。他们将宣布一项“突破”——在90nm工艺上实现500 Gbps（落后几代）。但聊胜于无。
- 标准化启动： IEEE（电气与电子工程师协会）将召集工作组，制定片上光学互连标准。IBM将提议以NorthStar为基础。竞争对手（英特尔、英伟达）将试图推动自己的标准。一场持续3年的标准化战争即将开始。
结论： NorthStar不是一颗芯片。它是一种架构范式。IBM说：“摩尔定律已死？光子定律万岁！”晶体管不再每两年翻一番，但光在光学介质中的速度是恒定的。未来十年将属于光子集成电路（PIC）。而这一切始于2026年5月26日。任何在未来5年内不转向光学的人都会消亡。这不是预测，这是诊断。
— Editorial Team
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