Intel anuncia un avance en la fotónica del silicio hacia la I/O óptica

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Intel ha mostrado una matriz lásers de ocho longitudes de onda en una oblea de silicio.

La investigación allana el camino para la próxima generación de productos de fotónica de silicio integrados en el centro de datos, como los conmutadores con óptica coempaquetada y los chiplets para interconexiones ópticas.

De los transceptores discretos a la fotónica integrada
Intel lleva media década vendiendo transceptores de 100G basados en la fotónica de silicio, y también ha empezado a comercializar transceptores de hasta 400G, con 800G también en la hoja de ruta. Gartner prevé que en 2025 más del 20% de todas las comunicaciones de los centros de datos se basarán en la fotónica de silicio, frente al 5% de 2020, lo que representa un mercado de 2.600 millones de dólares.

Sin embargo, para reducir aún más la potencia, el siguiente paso de la fotónica de silicio es integrarse más estrechamente con otro silicio. La primera instancia de esto es la óptica coempaquetada, que se espera en los próximos dos años. El objetivo final es la fotónica totalmente integrada, en la que el circuito integrado fotónico se conecta directamente al resto de la computación mediante un embalaje avanzado.

Conjunto de láseres DWDM integrados
La última investigación de Intel Labs ofrece lo que denomina avances «líderes en el sector» en materia de óptica integrada de múltiples longitudes de onda, afirma Intel. Se trata de la demostración de un conjunto de láseres de retroalimentación distribuida (DFB) de ocho longitudes de onda que se integró completamente en una oblea de silicio de 300 mm utilizando la plataforma fotónica híbrida de silicio de Intel, allanando el camino para la fabricación rentable de grandes volúmenes para una amplia implementación. El láser logró una uniformidad de potencia y una uniformidad de separación de longitudes de onda que superan las especificaciones del sector.

Una de las características diferenciales de la plataforma de fotónica de silicio para obleas de 300 mm de Intel es su láser de silicio híbrido integrado. El nuevo avance de múltiples longitudes de onda permite la producción de la fuente óptica para futuras aplicaciones de gran volumen, como las ópticas coempaquetadas o las interconexiones ópticas, facilitando los crecientes requisitos de ancho de banda de las aplicaciones de uso intensivo de datos, como la inteligencia artificial (AI) y el aprendizaje automático (ML).

En concreto, el láser utiliza una tecnología denominada multiplexación por división de longitud de onda densa (DWDM) para enviar diferentes longitudes de onda muy próximas entre sí a través del mismo enlace óptico. Así, esta técnica aumenta el ancho de banda al tiempo que reduce el tamaño físico de los chips fotónicos. Los principales retos que se superaron fueron la uniformidad de la potencia y el espaciado de las longitudes de onda.

Los actuales transceptores fotónicos de silicio de Intel utilizan la multiplexación por división de longitud de onda gruesa (CWDM), en la que las longitudes de onda están más separadas. Estos productos utilizan líneas de 100G con cuatro longitudes de onda que proporcionan un ancho de banda de 25G cada una.

Para realizar la matriz DFB de octava longitud de onda, Intel utilizó una litografía avanzada (la misma técnica que se utiliza para definir las características de los chips) para definir las rejillas de longitud de onda en el silicio antes del proceso de unión de obleas III-V, en el que el láser III-V se une a la oblea de silicio. Intel afirma que esto dio lugar a una mayor uniformidad de la longitud de onda en comparación con los láseres de semiconductores convencionales fabricados en obleas III-V de 3 ó 4 pulgadas. Debido a la estrecha integración, esta uniformidad se mantuvo incluso a diferentes temperaturas ambientales.

«Esta nueva investigación demuestra que es posible conseguir una potencia de salida bien ajustada con longitudes de onda uniformes y densamente espaciadas», afirma Haisheng Rong, ingeniero principal de Intel Labs. «Y lo que es más importante, esto puede hacerse utilizando los controles de fabricación y proceso existentes en las fábricas de Intel, garantizando así un camino claro hacia la producción en volumen de la próxima generación de ópticas coempaquetadas y la interconexión óptica de computación a escala».

Chiplets ópticos
Intel dijo que el conjunto de láseres integrados de esta investigación está siendo implementado por su División de Productos de Fotónica de Silicio. Intel tiene como objetivo un futuro producto de chiplets de interconexión informática óptica que ofrecerá un ancho de banda de «varios terabits por segundo» entre recursos informáticos como la CPU, la GPU y la memoria. Esto encaja en la visión que tiene Intel desde hace tiempo de que la E/S óptica acabará complementando o incluso sustituyendo a las actuales interconexiones basadas en cobre, como PCIe, ofreciendo un mayor ancho de banda y un menor consumo.

CambioDigital OnLine | Fuente: WEB

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