文/charles Philip，康宁公司光刻业务应用总监

图1：极致超低膨胀玻璃材料，可承受极紫外光刻。（图片来源：康宁公司）

谈到人工智能（AI），人们往往既兴奋又好奇。AI已经让我们的生活变得更加便捷，从安全门铃的面部识别功能，到定制化的社交媒体体验，以及更智能的消费电子产品等等，越来越多的领域都活跃着AI的身影。并且，AI的未来仍在不断拓展。

AI能以我们尚未被发现的方式为人们提供帮助。比如，AI能帮助医生诊断和治疗疾病，帮助制造商快速发现并纠正缺陷，甚至能助力自动驾驶汽车的发展。AI是如此的无所不能，但它需要一个关键组件——玻璃。

康宁公司发明、制造并销售的具有革命性的玻璃材料，推动了AI技术的发展，其中包括实现互联网连接的光纤，以及在半导体芯片制造过程的几乎每一个环节都至关重要的特殊玻璃和晶体材料。

对计算能力呈指数级增长的需求

随着ChatGPT、Claude.ai 和微软 Copilot等由大型语言模型驱动的系统越来越受欢迎，数据中心面临着满足算力需求的巨大压力。

数据中心，也被称为互联网的大脑，实际上承担着传输所有数据并处理每一个请求的任务。如今，AI极大地推动了数据的使用，数据中心也在不断扩张以满足这一需求。

例如，2020 年推出的 GPT-3 拥有 1750 亿个参数，2023 年推出的 GPT-4 据估计拥有超过一万亿个参数，在短短三年内参数量增长了 10 倍！然而，计算技术的发展速度难以持续跟上这样的参数增长节奏。

针对这一难题，康宁公司提供了一种解决方案，而这一切都归结于图形处理单元（GPU）。GPU 是专门的处理器，对于游戏、视频编辑、机器学习以及其他需要高质量图形和效果的应用来说至关重要。

玻璃让世界更智能

在加速AI发展方面，GPU是关键所在。常规计算依赖于中央处理器（CPU），CPU 是一种基本的电路单元，它执行存储在其内存中的计算指令，如算术运算和输入/输出操作。自 20 世纪 50 年代以来，CPU 一直是计算机的核心组件。

但是AI需要更多的 GPU。GPU 的强大之处在于，它能够通过更强大的微芯片同时处理大量数据，并且所有芯片的特征尺寸更小，以便在更小的空间内集成更多芯片。

这是康宁公司非常熟悉的一个领域。在过去的 50 年里，康宁生产了各种材料，帮助行业领导者大规模生产最强大的半导体芯片，比如用于极紫外（EUV）光刻的超低膨胀（ULE）玻璃。

在 21 世纪初，13.5nm光刻工具的发展，要求扫描仪投影光学系统从折射型向反射型转变。ULE 玻璃主要通过火焰水解法生产，它是在 20 世纪 60 年代为满足苛刻的天文学应用而发明的，其卓越的热稳定性使其成为半导体芯片制造中EUV光刻的理想材料。它的稳定性非常适合那些对高精度控制至关重要的应用，例如光掩模基板、机器参考块、扫描仪光学元件、计量学以及其他任何因热变化导致材料尺寸变化就可能影响性能和精度的工艺。

随着EUV光刻成为先进节点关键层的行业标准，康宁公司最近推出的下一代材料——Corning EXTREME ULE玻璃，可以帮助芯片制造商满足下一代产品不断变化的规格要求。更精确的光掩模，在实现当今最先进且最具成本效益的 GPU 微芯片的大规模生产中，发挥着关键作用。这个过程需要一种具有极高热稳定性和均匀性的玻璃，以确保一致的制造性能。同时，它还必须提高光掩模的平整度和热膨胀系数（CTE）的均匀性，并且能够沉积先进的EUV反射涂层。

对于通过深紫外（DUV）光刻制造的芯片层，在这种规模下生产芯片电路需要极其可靠的激光器以及耐用的支撑光学器件。由于在DUV光刻过程中具有高通量、使用寿命期内出色的稳定性和高损伤阈值，氟化钙（CaF2）等晶体材料被普遍认为是基于准分子激光的微芯片制造的首选材料。康宁公司在生长CaF2晶锭方面有着悠久的历史，并且随着行业对更高的紫外功率、更长的脉冲长度和更高的脉冲重复率的需求以生产出更多芯片，康宁公司投入了大量研发精力来提高CaF2材料的耐用性。

GPU 内部的高带宽内存，为 GPU 的计算任务存储大量数据集。康宁公司供应玻璃载体晶圆，以在制造过程中支撑硅内存晶圆。一旦内存晶圆被减薄到合适的尺寸，比如 40µm，玻璃晶圆就会被分离。康宁公司的玻璃载体还帮助支撑中介层晶圆，中介层晶圆将 GPU 与内存连接起来。

玻璃有望成为 GPU 实际基板的一部分，也就是所谓的玻璃核心。我们相信，随着 GPU 尺寸的增大，玻璃将有助于提高其机械和电气可靠性。玻璃卓越的介电性能，以及能够实现更小的线宽/间距互连，所有这些都有助于在降低功耗的同时，提高 GPU 的数据带宽。

光纤传输高速数据

必须将多个 GPU 集群联网，以提供计算规模并支持不断发展的大模型AI训练。光纤是康宁公司在 50 多年前发明的革命性玻璃材料，它能够在 GPU 之间传输高速数据。康宁公司的光纤以能够适应高密度服务器环境而闻名，这使得可以安装更多的 GPU 并进行更多处理。

康宁公司的专家估计，运行AI大语言模型的数据中心所需的光连接数量，将是目前的 5 倍。这意味着AI数据中心需要更多的玻璃光纤，以光信号的形式传输数据。

过去，安装人员需要花费数小时在数据中心内连接光纤网络，而康宁公司的即插即用解决方案大幅缩短了布线时间。康宁公司的 EDGE 配电系统将数十根线缆整合到一个组件中，以简化布线工作。这不仅节省了时间和空间，而且从可持续发展的角度来看，使用的材料更少。

无论是通过光纤助力专注于AI的数据中心，帮助制造先进计算所需的芯片，还是在制造过程中为 GPU 的关键组件提供支撑，各种形式的玻璃都是AI未来的核心。甚至连AI都无法预测，玻璃接下来还会为哪些领域带来助力。