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