傳統(tǒng)半導(dǎo)體都是基于硅、電子構(gòu)建的,但進(jìn)一步提升性能的限制和難度越來越大,而量子計(jì)算、光子計(jì)算這些看似科幻的前沿科技,也正在一步步被突破。
今天的研究院開放日活動(dòng)上,Intel就公布了在硅光子技術(shù)方面的最新突破,提出了“集成光電”的愿景,向著實(shí)現(xiàn)將光子與低成本、大容量的硅芯片進(jìn)行集成的長期愿景又邁進(jìn)了一步。
Intel對(duì)硅光子技術(shù)的研究由來已久,而且碩果累累,早在2016年6月就推出了全新的硅光子產(chǎn)品100G PSM4,可在獨(dú)立的硅芯片上實(shí)現(xiàn)近乎光速的數(shù)據(jù)傳輸。
2018年9月,Intel 100G硅光收發(fā)器產(chǎn)品拓展到5G基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域;2019年11月,Intel將光學(xué)鏈路封裝到了傳統(tǒng)CPU之中;2020年3月,Intel展示了業(yè)界首個(gè)一體封裝光學(xué)以太網(wǎng)交換機(jī),1.6Tbps的硅光引擎與12.8Tbps的可編程以太網(wǎng)交換機(jī)合二為一。
Intel表示,在如今的服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心里,隨著數(shù)據(jù)量不斷猛增,網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)遇到了全新的挑戰(zhàn),尤其是電氣I/O性能逐漸逼近極限。
隨著計(jì)算帶寬需求的不斷增長,電氣I/O的規(guī)模已經(jīng)無法保持同步增長,從而形成了所謂的“I/O功耗墻”,限制了計(jì)算運(yùn)行的可用能源。
而通過在服務(wù)器和封裝中直接引入光互連I/O,Intel打破了這一限制。
Intel今天重點(diǎn)展示了硅光子技術(shù)在關(guān)鍵技術(shù)構(gòu)建模塊方面的重大進(jìn)展,這也是Intel集成光電研究的基礎(chǔ),包括光的產(chǎn)生、放大、檢測、調(diào)制、CMOS接口電路、封裝集成,將光子技術(shù)、CMOS技術(shù)緊密結(jié)合,這也是未來光子技術(shù)與核心計(jì)算芯片完全集成的一次概念驗(yàn)證。
同時(shí),Intel還展示了比傳統(tǒng)組件小1000倍的微型環(huán)調(diào)制器,不再像傳統(tǒng)服務(wù)器封裝那樣需要上百個(gè)類似元件。
在歷史上,Intel也是第一家將集成激光器、半導(dǎo)體光學(xué)放大器、全硅光電探測器、微型環(huán)調(diào)制器集成在一個(gè)與CMOS硅緊密集成的單個(gè)技術(shù)平臺(tái)上,為集成光電技術(shù)的擴(kuò)展奠定了基礎(chǔ)。
硅光電基礎(chǔ)模塊
硅光電集成
匯總來說,Intel構(gòu)建模塊的關(guān)鍵技術(shù)包括:
微型環(huán)調(diào)制器(micro-ring modulators):
傳統(tǒng)的芯片調(diào)制器占用面積太大,并且IC封裝的成本很高,Intel的微型環(huán)調(diào)制器則將尺寸縮小了1000倍以上,消除了將硅光子集成到計(jì)算封裝中的主要障礙。
全硅光電檢測器(all silicon photo detector):
Intel的最新成果推翻了數(shù)十年來業(yè)界的誤解,確認(rèn)硅也有光檢測功能,未來可大大降低成本。
集成半導(dǎo)體光學(xué)放大器:
使用與集成激光器相同的材料,可降低總功耗。
集成多波長激光器(Integrated multi-wavelength lasers):
使用波分復(fù)用技術(shù),可將來自同一激光的不同波長用在同一光束中,傳輸更多數(shù)據(jù),從而可以使用單根光纜傳輸額外數(shù)據(jù),增加帶寬密度。
集成:
使用先進(jìn)的封裝技術(shù)將硅光子與CMOS芯片緊密集成,可實(shí)現(xiàn)三大優(yōu)勢:更低的功耗、更高的帶寬、更少的引腳數(shù)。
責(zé)編AJX
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