Khả năng đã được chứng minh sẽ cho phép tiếp tục mở rộng mật độ băng thông và hiệu suất năng lượng của các bộ thu phát dựa trên quang tử silicon thế hệ tiếp theo, giải quyết các yêu cầu về kết nối quang tầm ngắn trong các cụm điện toán AI/ML hiệu suất cao.
Joris Van Campenhout của Imec cho biết: “Chương trình R&D I/O quang của Imec nhằm mục đích mở rộng quy mô đột phá cả về mật độ băng thông và mức tiêu thụ điện năng của các kết nối quang tích hợp silicon vốn thường đưa ra các yêu cầu xung đột nhau,” Joris Van Campenhout của Imec cho biết, “bộ lọc WDM 32 kênh mới của chúng tôi cho phép Tbps- mở rộng băng thông tổng hợp trên mỗi sợi quang bằng cách sử dụng tốc độ làn riêng lẻ chỉ 32Gbps, cho phép vận hành liên kết không có lỗi mà không cần xử lý tín hiệu kỹ thuật số ngốn điện. Tận dụng diện tích nhỏ gọn, tổn thất quang học thấp và hiệu suất điều chỉnh bước sóng cao, bộ lọc WDM đã được chứng minh sẽ mở ra con đường dẫn đến các kết nối quang có tỷ lệ Tbps/mm với hiệu suất năng lượng tổng thể chỉ 1pJ/bit.”
Việc tiếp tục mở rộng quy mô các kết nối quang là điều cần thiết để đạt được hiệu suất và hiệu quả cao hơn trong các cụm điện toán AI/ML. Quang tử silicon là chìa khóa công nghệ nền tảng để tích hợp các bộ thu phát quy mô Tbps một cách hiệu quả về mặt chi phí, nhưng các yêu cầu khắt khe về mật độ băng thông, hiệu suất sử dụng năng lượng và độ trễ trong các kết nối hệ thống AI/ML đòi hỏi những cải tiến đáng kể ở cấp độ quy trình, thiết bị và mạch.
Ví dụ: tăng quy mô băng thông liên kết bằng cách thêm nhiều kênh bước sóng thường dẫn đến tổn thất quang đáng kể và công suất điều chỉnh quá mức khi sử dụng các thành phần tích hợp silicon.
Bằng cách kết hợp khả năng tạo khuôn Si tiên tiến trong nền tảng quang tử silicon 300mm (iSiPP300) của imec với các thiết kế cải tiến và tối ưu hóa cao của bộ cộng hưởng vòng Si và các thành phần bộ xen kẽ, imec đã vượt qua những thách thức này, hiện thực hóa bộ lọc WDM với 32 bước sóng ở khoảng cách kênh 100GHz trong O -band, phù hợp với các thông số kỹ thuật của thỏa thuận đa nguồn CW-WDM (MSA).
Nhờ tối ưu hóa thiết kế cẩn thận, tổn thất chèn quang thấp khoảng 2dB và mức nhiễu xuyên âm tốt hơn 16dB được duy trì, ngay cả ở số lượng kênh cao này. Bằng cách tận dụng quy trình cắt xén bề mặt Si cục bộ của imec và thiết kế bộ gia nhiệt được tối ưu hóa, hiệu suất điều chỉnh quang nhiệt nằm trong số các giá trị được báo cáo tốt nhất ở tốc độ 290GHz/mW.
Xem thêm: Imec giảm lượng khí thải litho và etch