近日，一家名為DustPhotonics 的公司宣布推出適用于數(shù)據(jù)中心應用的單芯片 800G-DR8 硅光子芯片，代表著數(shù)據(jù)中心實用光子學的一個重要里程碑。該公司聲稱其單芯片解決方案為系統(tǒng)架構(gòu)師提供了高性能且易于實施的解決方案。

雖然光子集成電路 (PIC) 已在高帶寬和高效率應用中使用了一段時間，但并非所有工藝的構(gòu)建都是相似的。一些光子學工藝利用鎵或銦基寬帶隙半導體。另外，DustPhotonics 的進步是基于硅光子學，這為硅的更成熟和可擴展的工藝打開了大門。

為了讓讀者了解 DustPhotonics 最新 PIC 背后的技術(shù)，本文詳細介紹了系統(tǒng)內(nèi)置的光子技術(shù)以及轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)中心應用單芯片解決方案的優(yōu)勢。

數(shù)據(jù)中心需要高帶寬解決方案

隨著流經(jīng)數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)量不斷增加，有限的傳輸速度造成了處理瓶頸。傳統(tǒng)的銅基布線方案雖然足以滿足許多應用，但無法支持下一代數(shù)據(jù)中心所需的帶寬和效率要求。

對于即將到來的800 Gb/s 傳輸尤其如此，在展望 1.6 Tb/s 和 3.2 Tb/s 數(shù)據(jù)速率的未來時更是如此。因此，設計人員正在研究光子學，以提高數(shù)據(jù)中心通信的帶寬和效率。

這并不是說 PIC 是目前適合所有人的最佳解決方案。如果應用不需要持續(xù)的高數(shù)據(jù)速率，那么部署光子解決方案可能會帶來許多令人頭疼的問題，但幾乎沒有什么改進。

DustPhotonics 達到 800 Gb/s

DustPhotonics 800G PIC為設計人員提供了針對 DR8 應用的單芯片解決方案，從而相對更容易地過渡到更高的數(shù)據(jù)速率。該芯片本身支持八個光通道，每個光通道以 100 Gb/s 調(diào)制，并且可以使用單模光纖。

雖然該芯片在封裝中包含激光器，但它還利用DustPhotonics的低損耗激光耦合技術(shù)來支持各種商用現(xiàn)成激光器。此外，據(jù)報道，與使用分立元件的解決方案相比，單芯片解決方案的功耗降低了 20%，從而提高了整體效率，同時保持了系統(tǒng)本身的簡單性。

DustPhotonics 800G-DR8 器件目前正處于樣品階段，預計將于 2024 年第一季度開始生產(chǎn)。

據(jù)介紹，DustPhotonics 的 800G PIC 是一款適用于 DR8 和 DR8+ 應用的單芯片解決方案，提供 8 個以 100Gb/s 速度獨立調(diào)制的光通道，總帶寬為 800Gb/s。該芯片采用緊湊的 7.5mm x 7mm 封裝，使其能夠用于行業(yè)標準的 QSFP 和 OSFP 型外形尺寸。該器件適用于超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心、人工智能 (AI) 和機器學習 (ML) 集群等應用，傳輸距離可達 2 公里。

PIC包括片上激光器，采用DustPhotonics的專利L3C（低損耗激光耦合）技術(shù)，來自不同制造商的現(xiàn)成激光器可以與PIC集成。據(jù)稱，這將在產(chǎn)品性能、成本、功耗和供應鏈可擴展性方面帶來優(yōu)勢。

DustPhotonics 正在以多種配置演示該設備，包括傳統(tǒng)的 800GBASE-DR8 應用、浸入式冷卻應用和縮小范圍應用。浸入式冷卻演示展示了該芯片如何適合浸入液體冷卻劑中，因為激光器和 PIC 之間或芯片光學輸出處的光纖連接接口處沒有自由空間接口。對于短距離應用，DustPhotonics 展示了該產(chǎn)品的第二個成本優(yōu)化版本，適用于長達 100m 的收發(fā)器或有源光纜 (AOC)，或線性驅(qū)動可插拔光纖 (LPO) 應用。

“我們看到這款 800G 應用受到了很多客戶的青睞，”該公司首席執(zhí)行官 Ronnen Lovinger 說道。“我們已經(jīng)為公司的下一階段做好了準備，即擴大規(guī)模生產(chǎn)，”他認為。

“我們對 800Gb/s 市場的增長感到鼓舞，我們相信 DustPhotonics 單芯片 PIC 解決方案將有助于推動采用，同時緩解我們在行業(yè)中看到的一些早期供應鏈限制，”光通信市場研究公司 LightCounting 的首席執(zhí)行官兼職創(chuàng)始人 Vladimir Kozlov 評論道。

將硅光子學與 CMOS 相結(jié)合

盡管由于其基本限制，硅光子學可能不是一種萬能的半導體技術(shù)，但它確實具有許多優(yōu)點，包括提高帶寬、效率和光/電轉(zhuǎn)換的吞吐量。通過利用成熟的硅工藝，與其他技術(shù)相比，硅光子解決方案可能會顯示出更快的開發(fā)周期。

由于硅光子技術(shù)與傳統(tǒng) CMOS 設計相結(jié)合，因此在數(shù)據(jù)中心應用中可能會變得更加普遍。DustPhotonics 800G PIC 例證了這種可能性，并強調(diào)了集成光和電傳輸以提高數(shù)據(jù)速率的實用性。