光通訊封裝大轉場（四）：Marvell 收 Celestial AI 之後,SiPh interposer 才是 scale-up 的終局架構

3天前
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2025 年 12 月，Marvell 宣布收購 Celestial AI。這個交易在市場上被解讀為 Marvell 補強 AI ASIC 業務，但這只是表面——更深的意義是 Marvell 把 SiPh interposer 這個被視為 scale-up CPO 終局架構的關鍵資產收進去，跟另一家獨立軍 Lightmatter 並列為「能把 PIC 變成 active interposer」的兩家玩家之一。

SiPh interposer 是什麼？簡單講：過去 interposer 是被動的——silicon 上鋪 RDL 與 TSV，純粹做電氣 routing。SiPh interposer 把 silicon 變成 active 元件，光直接從 GPU die 走進 interposer 的 waveguide，路由到另一個 GPU 或 HBM，不再轉成電。這是把 CPO 邏輯從「光走到 ASIC 旁邊」往前推一步到「光直接走進 ASIC 中間」。

這篇要拆 Marvell-Celestial AI 與 Lightmatter 兩家的技術路線、為什麼這條路是 scale-up 終局、以及它對 advanced packaging 產業意味著什麼。

1. 為什麼是 scale-up 終局：銅的物理極限

scale-up network 解決的痛點是 GPU 到 GPU、GPU 到 HBM 之間的 ultra-high bandwidth、low latency 互連。目前主流靠 NVLink、Infinity Fabric、ICI 這類銅介面，每 link 在 nm 距離內可以做到 800 GB/s+，但代價是：

每 bit 功耗高：銅 SerDes 在這個速度下功耗壓不下去，通常在 1+ pJ/bit
shoreline 受限：GPU die 周長有限，能接多少 NVLink 是物理限制
reach 受限：銅 reach 拉長之後訊號完整性快速衰退，難以擴展到 rack scale

把光放進 GPU 旁邊（standard CPO）能解一部份，但仍受限於 EIC-PIC 介面的位置——光只能從 ASIC 邊緣進出，不能跨越 die 內部。SiPh interposer 的解法是：把 die 全表面當光學 I/O。

Lightmatter 把這稱為 40 倍的 interconnect density——因為 waveguide 比 fiber 密度高一個數量級。

換句話說，未來架構是：

GPU die 與 HBM die 直接坐在 SiPh interposer 上
die-to-die 通訊不走銅，走 interposer 內的 waveguide
一條 interposer 可以連接幾十顆 chiplet，跨越整個 package
光從 interposer 邊緣以 fiber array 帶出，連接到下一個 package

這個架構從 advanced packaging 的視角看仍是 2.5D（chiplet 並排坐在 interposer 上），但從 photonic 的視角看是 3D 整合（PIC 變成中介層，承擔主動光路由功能）。

2. Celestial AI Photonic Fabric：Marvell 買的是什麼

Celestial AI 的核心產品叫 Photonic Fabric，是一個 full-stack 解法：photonics + mixed-signal ASIC + 先進封裝 + 軟體。它把 SiPh interposer 拆成三種產品形態：

PFLink：chiplet 或可授權 IP，提供 die-to-die 光連接
PFSwitch：低延遲高頻寬的 scale-up 交換機
OMIB（Optical Multi-Chip Interconnect Bridge）：封裝級的光學 bridge

技術上 Photonic Fabric 的承諾是：

片內（within chip）：資料可送到 die 上任一點，無 beach front 限制（距離約 mm 級）
包內（within package）：die-die 或 die-chiplet 透過 photonic interposer（mm 級）
包對包(package-to-package)：透過 FAU（fiber array unit）連接，m 級
包對 fabric system：同樣透過 FAU，m 級

這四層整合在同一個 platform 上是關鍵。傳統 CPO 只處理第三層（包對包）；Photonic Fabric 從片內就開始用光，這把 NVLink 與 PCIe 整段都打掉。

Marvell 收購的意義就在於此：Marvell 本身有 ASIC 業務（custom XPU 設計）、有 SerDes IP、有 cloud customer 關係。把 Photonic Fabric 整進來，就可以對 Google、Amazon、Meta 這些自己做 ASIC 的 hyperscaler 提供「ASIC + SiPh interposer」全套方案，繞過 Nvidia 主導的 standard CPO 路線。

Marvell-Celestial AI 的真正對手不是 TSMC 或 Broadcom，是 Nvidia 對 cloud-grade GPU 的話語權。

3. Lightmatter Passage：另一條獨立軍路線

Lightmatter 的對應產品叫 Passage，分兩個版本：

Passage M1000：3D photonic interposer，把 chiplet processor 用光連起來

Passage L200：3D CPO，更激進的整合版

技術細節：

從 300mm SOI wafer dice 出來，用 GlobalFoundries Fotonix 45CLO 製程
用外接 multiband laser chip 當光源，避開內建雷射的可靠度問題
提供 standard SerDes I/O 介面給 chiplet
透過 microring resonator 把電訊號調變到 laser 多波長上
用 multiplexer 把多波長合成一條 optical circuit
用 interferometer 與 ring resonator 路由訊號
一個 Passage 可以連接 48 顆客戶 chip，任兩顆之間 switching latency <2ns

Passage 跟 Photonic Fabric 的本質一樣——把 PIC 當 active interposer。差異在於：

維度	Lightmatter Passage	Marvell Photonic Fabric
公司本質	獨立 fabless	Marvell 旗下
Wafer fab	GlobalFoundries	（未公開細節，可能多 fab）
Packaging 夥伴	Amkor	（Marvell 既有供應鏈）
商業模式	直接賣產品	IP 授權 + 整合到 Marvell ASIC
客戶觸及	需要客戶共同設計	透過 Marvell ASIC 客戶接觸

Lightmatter 與 Amkor 合作，做業界最大的 multi-reticle 3D photonic package，目的就是要把單一 package 容納的 compute density 推到極致。這跟 TSMC 的 CoWoS 路線正面競爭——只是 Lightmatter 用 SiPh interposer 取代 silicon interposer。

4. 為什麼 GlobalFoundries 是這條路的關鍵

兩家 SiPh interposer 公司都不是用 TSMC——Lightmatter 用 GlobalFoundries，Celestial AI 也有強 GF 連結。為什麼？

原因一：GF Fotonix 是 photonics-electronics 同 CMOS wafer 整合平台。電子與光學在同一個 wafer 上跑，這對 SiPh interposer 是天然優勢——你需要的就是「同一片 silicon 上同時跑邏輯與光學」。

原因二：TSMC 的 CoWoS 與 COUPE 重心在 transceiver-style 整合，不在 active interposer。TSMC 走的是 EIC-PIC 堆疊邏輯，與 SiPh interposer 的 chiplet-on-PIC 邏輯不完全重疊。

原因三：產能瓶頸。CoWoS 已經是緊張產能，SiPh interposer 如果都跟 Nvidia 搶 TSMC 排隊，根本排不到。GF 提供「可即時擴產的 SiPh + active integration」是這群 fabless 的合理選擇。

如果 SiPh interposer 真的成為 scale-up 主流，GlobalFoundries 會是這條路徑上被嚴重低估的贏家。

當然 TSMC 不可能放著這個市場不管，未來幾年很可能會把 COUPE 平台延伸到 active interposer 應用。但短期內 2026–2028 這個窗口，GF 確實有先進者優勢。

5. 對 advanced packaging 產業的衝擊

SiPh interposer 如果真的吃下 scale-up CPO，會改寫 advanced packaging 的價值結構。具體三個影響：

衝擊一：silicon interposer 的價值會被分流。傳統 silicon interposer（CoWoS 用的 silicon 中介層）的價值在 RDL 與 TSV，技術門檻高但本質是被動元件。SiPh interposer 把光路功能加上去之後，單位 wafer 創造的價值會跳一個檔次——但供應商從 TSMC 一家擴大到 TSMC + GF + 可能的 Samsung，分流效應明顯。
衝擊二：fiber array 與 FAU 重要性大幅上升。SiPh interposer 內部用 waveguide 路由，但 package 之間還是要靠 fiber 連接。一個 Passage 級的 SiPh interposer 可能需要幾十條 fiber 帶出，這對 Senko、Sumitomo Electric、Corning、Browave、TFC Communication 這類 fiber array 廠是直接利多。
衝擊三：Nvidia 的話語權會被稀釋。Nvidia 走 standard CPO + CoWoS 路線，是垂直整合架構。SiPh interposer 路線給了 hyperscaler 一條「不靠 Nvidia 也能做 high-bandwidth GPU cluster」的選項——Google TPU、Amazon Trainium、Meta MTIA、Microsoft Maia 都可能採用。如果這個生態真的長起來，Nvidia 在 cloud-grade AI 的議價力會下降。

6. 風險與反面論點

這條路雖然敘事漂亮，但有兩個現實限制必須講清楚：

限制一：技術成熟度與生態系驗證仍在早期。Lightmatter Passage M1000 雖然 demo 過，但真正部署到 hyperscaler 生產環境的案例還沒出來。Marvell-Celestial AI 整合完成需要時間，預期 2027–2028 才會看到第一批商業出貨。在這之前，所有的 scale-up 互連會繼續走 NVLink 與 Infinity Fabric。

限制二：與 standard CPO 路線會競爭，不是互補。Nvidia 與 Broadcom 押 standard CPO + 3D EIC-PIC 堆疊路線，這個技術已經量產。SiPh interposer 是更激進的長期路線，但短期內 hyperscaler 不可能押注一個還沒驗證的架構——尤其當 standard CPO 已經提供 30–50% power saving 時，何必冒險。

這意味著 2026–2027 兩條路線會並存，2028+ 才會分出勝負。

對讀者來說，這條軸線值得追蹤，但不要押短期。它是 2030+ 的故事，不是 2026 的故事。

7. 結論：scale-up CPO 的真正終局已浮現

把這篇的論點濃縮成一句話：standard CPO 是 scale-out 的解，SiPh interposer 是 scale-up 的解，這是兩條不同的軸線。

Marvell 收 Celestial AI、Lightmatter 與 Amkor 深化合作，是兩個獨立但同向的訊號——告訴市場 SiPh interposer 路線真的會走到產業化，不會停在 demo 階段。

對台灣供應鏈來說，這條路線最大的意義是：GlobalFoundries 的 SiPh wafer 產能會變成戰略資源，台廠在 advanced packaging 仍可以接後段 chiplet 整合（Amkor 的角色 ASE 與 SPIL 也能做），但 SiPh wafer 環節台灣現在沒有玩家——這是供應鏈分散的天然點，也是台灣產業政策應該注意的缺口。

對投資人來說，2027 年之前這條軸線都還是 narrative trade，真正的營收要等 2028+。但如果你在追長期主題，Marvell、Lightmatter（未上市）、GlobalFoundries、Amkor 是直接受益的四個名字。