IMEC расширяет ассортимент кремниевой фотоники для ЦОД следующих поколений

IMEC расширяет ассортимент кремниевой фотоники для ЦОД следующих поколений

Выпуск 20 (6694) от 16 октября 2019 г.
РУБРИКА: СРЕДСТВА СВЯЗИ

На Европейской выставке-конференции по волоконно-оптическим технологиям ECOC‑2019 Межуниверситетский центр микроэлектроники (IMEC, г. Левен, Бельгия) представил результаты своих работ в области кремниевой фотоники. Продемонстрированные строительные блоки помогают создавать оптические линии связи со скоростью передачи данных 400 Гбит/с и выше, а также совместно корпусированную оптику в переключателях ЦОД следующего поколения. Основными пунктами презентации стали: прототип приемопередатчика, реализованный по смешанной технологии, включающий как КМОП-элементы, так и элементы кремниевой фотоники с высокой плотностью передачи данных (Тбит/с/мм2), а также использующий технологию TSV; маломощный передатчик на основе кремниевой фотоники, использующий импульсно-амплитудную модуляцию (PAM‑4), обеспечивающую скорость передачи 106 Гбит/с; высокоскоростной Ge/Si-фотоприемник на лавинном фотодиоде; сверхширокополосные одномодовые волоконно-оптические соединители с низкими потерями.

Работы проводились IMEC совместно с IDLab и Photonics Research Group – ​исследовательскими лабораториями IMEC в Гентском университете.

Экспоненциальный рост Интернета и связанных с ним приложений подтолкнул ЦОДы к развертыванию оптических межсоединений с непрерывно увеличивающейся производительностью и уменьшающимся потреблением энергии и занимаемой площади. В течение нескольких следующих лет оптические линии ЦОДов будут модернизированы до пропускной способности 400 Гбит/с путем объединения в одном канале четырех линий с пропускной способностью 100 Гбит/с и импульсно-амплитудной модуляцией PAM‑4. Как следствие, совокупная пропускная способность одного переключателя ЦОДа увеличится до 51,2 Тбит/с, что потребует применения приемопередатчика, реализованного по технологии кремниевой фотоники с высокой плотностью передачи данных, совместно корпусированного с КМОП-схемой переключателя (см. рисунок) при помощи TSV-технологии.



Источник: https://www.imec-int.com/en/home

Прототип приемопередатчика, реализованного по смешанной технологии «КМОП-на-FinFET17 + кремниевая фотоника», интегрированных при помощи TSV


Чтобы помочь промышленности удовлетворить сложные требования масштабирования, IMEC и ее исследовательские лаборатории в Гентском университете разрабатывают ключевые технологические блоки, используя платформы кремниевой фотоники на пластинах диаметром 200 и 300 мм в сочетании с высокоскоростной электроникой. Проводимые ими программы НИОКР позволили существенно улучшить технологии кремниевой фотоники как на уровне интеграции процессов и разработки отдельных компонентов, так и на уровне субсборочных узлов. Представители IMEC готовы поделиться своими достижениями с промышленностью и научным сообществом. Центр рассчитывает и впредь помогать производителям средств связи в Европе и за ее пределами решать ключевые проблемы разработки технологии оптических межсоединений следующего поколения.

Одно из важных достижений, которые IMEC представила на ECOC, – ​первая гибридная технология, сочетающая FinFET-КМОП и кремниевую фотонику для изготовления передатчиков, интегрируемых при помощи TSV. Работая со скоростью передачи данных 40 Гбит/с без возвращения к нулю (NRZ, одиночная линия), этот прототип сочетает в себе сверхнизкое энергопотребление с впечатляющей (1 Тбит/с/м2) плотностью передачи данных, что дает возможность создавать сверхплотную совместно корпусируемую оптику в переключателях ЦОД следующего поколения.

IMEC и Гентский университет также представили передатчик со скоростью 106 Гбит/с, который в качестве формата модуляции использует PAM‑4. Этот четырехуровневый формат модуляции был недавно принят промышленностью в качестве предпочтительного формата модуляции для однополосной передачи 53 Гбд на расстояние более 500 м. По сравнению с другими передатчиками PAM‑4, в решении IMEC не используется эквалайзер или цифровая обработка сигналов, а интегрируется два параллельных Ge/Si-электроабсорбционных модулятора. В результате получается чрезвычайно компактный передатчик с малым энергопотреблением (1,5 пДж/б), способный передавать данные по одномодовому оптоволокну на расстояние более 1 км со скоростью 106 Гбит/с.

Также IMEC продемонстрировал улучшенные конструкции сверхширокополосных одномодовых волоконно-оптических соединителей с низкими потерями на основе гибридной фотонной Si/SiN-платформы. Инновации в стеке слоев привели к повышению эффективности связанности волокон более чем на –1,5 дБ по сравнению со стандартными одномодовыми волокнами для работы в диапазонах O (от 1260 до 1360 нм) и C (4–8 ГГц). На приемной стороне представлен высокоскоростной Ge/Si-фотоприемник на лавинном фотодиоде с коэффициентом усиления 8 и 32 ГГц. Эти лавинные фотоприемники демонстрируют большой потенциал улучшения чувствительности и запаса оптической линии при скорости передачи данных 40 Гбит/с и выше.


IMEC Extends Silicon Photonics Portfolio Targeting Next-Generation Data Center Interconnects. I-Micronews magazine, September 23, 2019: https://www.i-micronews.com/imec-extends-silicon-photonics-portfolio-targeting-next-generation-data-center-interconnects/


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Выпуск 22(6746) от 11 ноября 2021 г. г.
Выпуск 20(6744) от 14 октября 2021 г. г.
Выпуск 18(6742) от 16 сентября 2021 г. г.