Intel kondigt vooruitgang in siliciumfotonica aan richting optische I/O

Intel heeft een laserarray achieved acht golflengten op een siliciumwafer gedemonstreerd. Het onderzoek maakt de weg vrij voor de volgende generatie geïntegreerde siliciumfotonicaproducten in het datacenter, zoals switches satisfied co-packaged optics en chiplets voor optische interconnects.

Van discrete transceivers tot geïntegreerde fotonica

Intel verkoopt al ongeveer een fifty percent decennium 100G-transceivers op foundation van siliciumfotonica, en is ook begonnen met het commercialiseren van tot 400G-transceivers, met 800G ook op de routekaart. Gartner voorspelt dat tegen 2025 meer dan 20% van alle datacentercommunicatie gebaseerd zal zijn op siliciumfotonica, een stijging van 5% in 2020, wat neerkomt op een markt van $ 2,6 miljard.

Om het vermogen verder te verminderen, is de volgende stap voor siliciumfotonica om nauwer te integreren fulfilled ander silicium. De eerste concretisering hiervan is co-packaged optics, naar verwachting in de komende twee jaar. Het uiteindelijke doel is volledig geïntegreerde fotonica, waarbij de fotonische geïntegreerde schakeling satisfied behulp van geavanceerde verpakkingen immediate wordt verbonden satisfied de relaxation van de computer system.

Geïntegreerde DWDM-laserarray

Het nieuwste onderzoek van Intel Labs levert wat het noemt “leidende” ontwikkelingen op het gebied van geïntegreerde optica achieved meerdere golflengten, beweert Intel. Het betreft de demonstratie van een acht-golflengte gedistribueerde comments (DFB) laserarray die volledig is geïntegreerd op een 300 mm siliciumwafer satisfied behulp van Intel’s hybride siliciumfotonicaplatform, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor kosteneffectieve productie in grote volumes voor brede toepassing. De laser bereikte een uniformiteit van het vermogen en een uniformiteit van de golflengte-afstand die de industriespecificaties overtreffen.

Een van de onderscheidende kenmerken van Intel’s 300 mm wafer silicium fotonica platform is de geïntegreerde hybride silicium laser. De nieuwe vooruitgang satisfied meerdere golflengten maakt de productie van de optische bron mogelijk voor toekomstige toepassingen satisfied een hoog quantity, zoals co-packaged optica of optische verbindingen, waardoor de groeiende bandbreedtevereisten van gegevensintensieve toepassingen zoals kunstmatige intelligentie (AI) en device understanding (ML) worden vergemakkelijkt. .

Meer specifiek maakt de laser gebruik van een technologie die densiteit wordt genoemd golflengteverdeling multiplexing (DWDM) om verschillende, dicht bij elkaar gelegen golflengten over dezelfde optische url te verzenden. Deze techniek vergroot dus de bandbreedte en verkleint tegelijkertijd de fysieke grootte van de fotonische chips. De belangrijkste uitdagingen die werden overwonnen, waren de uniformiteit van het vermogen en de golflengte-afstand.

Intel’s huidige silicium-fotonica-transceivers gebruiken grove golflengteverdelingsmultiplexing (CWDM) waarbij de golflengten verder uit elkaar liggen. Deze producten gebruiken 100G-lijnen fulfilled vier golflengten die elk 25G-bandbreedte leveren.

Om de DFB-array van de achtste golflengte te realiseren, gebruikte Intel geavanceerde lithografie (dezelfde techniek die wordt gebruikt om functies op chips te definiëren) om de golflengteroosters in silicium te definiëren voorafgaand aan het III-V-waferbindingsproces waarbij de III-V-laser is bevestigd naar de siliciumwafel. Intel zei dat dit resulteerde in een betere uniformiteit van de golflengte in vergelijking achieved conventionele halfgeleiderlasers die zijn vervaardigd in 3-inch of 4-inch III-V-waferfabs. Doorway de nauwe integratie bleef deze uniformiteit ook bij verschillende omgevingstemperaturen behouden.

“Dit nieuwe onderzoek toont aan dat het mogelijk is om een ​​goed op elkaar afgestemd uitgangsvermogen te bereiken fulfilled uniforme en dicht bij elkaar liggende golflengten”, zegt Haisheng Rong, senior hoofdingenieur bij Intel Labs. “Het belangrijkste is dat dit kan worden gedaan achieved behulp van bestaande productie- en procescontroles in Intel’s fabrieken, waardoor een duidelijk pad wordt gegarandeerd naar volumeproductie van de volgende generatie co-packaged optica en optische compute-interconnect op grote schaal.”

optische chiplets

Intel zei dat de geïntegreerde laserarray van dit onderzoek wordt geïmplementeerd door zijn Silicon Photonics Goods Division. Intel mikt op een toekomstig optisch compute-interconnect-chipletproduct dat “multi-terabits for each seconde” bandbreedte zal bieden tussen computerbronnen zoals de CPU, GPU en geheugen. Dit previous in de al lang bestaande visie van Intel dat optische I/O uiteindelijk bestaande op koper gebaseerde interconnecties zoals PCIe zal aanvullen of zelfs vervangen, met een hogere bandbreedte en minder stroom.