最近Ayar Labs這家硅光創(chuàng)業(yè)公司在ERIsummit會(huì)議上展示了他們的最新進(jìn)展,小豆芽這里對(duì)相關(guān)信息做一個(gè)梳理。之前的筆記曾對(duì)Ayar Labs做過(guò)簡(jiǎn)單介紹(Ayar Labs公司的硅光子互聯(lián)技術(shù))。
Ayar Labs選擇的是GlobalFoundries的硅光平臺(tái),橫截面如下圖所示,可以實(shí)現(xiàn)PIC與EIC的單片集成,其工藝節(jié)點(diǎn)為45nm。
(圖片來(lái)自文獻(xiàn)1)
Ayar Labs官網(wǎng)上給出了他們demo的視頻,鏈接為
https://ayarlabs.com/demonstration-of-ayar-labs-optical-i-o-multi-chip-package-and-single-die-package-solutions/
芯片的尺寸為5.5mm*8.9mm, 如下圖所示。
(圖片來(lái)自文獻(xiàn)2)
整個(gè)芯片按功能可劃分為4個(gè)區(qū)域,
1)光學(xué)的輸入輸出區(qū)域
主要由一系列等間距的光柵耦合器構(gòu)成,如下圖所示,
可以看出每三個(gè)grating coupler構(gòu)成一組,總共有10組(30個(gè)Opitcal IO)。每一組中,左一為RX端,剩下兩個(gè)端口為TX端,TX端包含光的耦入耦出,而Rx端只涉及光的耦入,因此TX端會(huì)有兩個(gè)IO端口。
2) Transceiver區(qū)域
該區(qū)域主要由微環(huán)調(diào)制器與微環(huán)濾波器構(gòu)成,如下圖所示,
鏈路中共涉及8個(gè)波長(zhǎng),波長(zhǎng)位于1260-1280nm之間。TX端使用微環(huán)調(diào)制器對(duì)光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制,RX端使用微環(huán)濾波器將不同波長(zhǎng)的信號(hào)分離開,輸入到對(duì)應(yīng)的PD。由于微環(huán)對(duì)加工工藝比較敏感,因此需要設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的熱調(diào)控制電路,如下圖所示。
(圖片來(lái)自文獻(xiàn)2)
對(duì)應(yīng)的眼圖結(jié)果如下圖所示,單個(gè)波長(zhǎng)可實(shí)現(xiàn)25Gbps的速率。
c) glue/crossbar區(qū)域
glue區(qū)域的作用是作為transceiver和AIB區(qū)域的橋梁,使得信號(hào)在不同的AIB通道和不同的transceiver通道之間有效地通信, 如下圖所示。
d) AIB區(qū)域
AIB區(qū)域作為電信號(hào)的IO接口,實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)的電信號(hào)與外部ASIC芯片之間進(jìn)行通信。AIB標(biāo)準(zhǔn)由Intel提出,主要目的是為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)die之間信號(hào)的通信。
對(duì)于單個(gè)波長(zhǎng),可實(shí)現(xiàn)25Gbps的傳輸速率。做一個(gè)簡(jiǎn)單的乘法,8個(gè)波長(zhǎng),10個(gè)macros,總共的信號(hào)速率可以達(dá)到2.0Tbps(demo中只演示了4個(gè)macros的結(jié)果,總的速率為800Gbps)。而對(duì)應(yīng)的功耗只有4.91pJ/bit, 如下圖所示。此外整個(gè)芯片中包含5100萬(wàn)個(gè)晶體管。
Ayar Labs還展示了其封裝好的demo樣品, 包括單芯片和多芯片兩個(gè)版本,如下圖所示,
Ayar Labs作為世界首家利用硅光技術(shù)實(shí)現(xiàn)芯片間信號(hào)光互聯(lián)的公司,從成立之初就備受關(guān)注,并且與Intel、GlobalFoundries、DARPA之間有深度的合作。芯片間通信使用光互聯(lián)(帶寬大,功耗低),這是硅光技術(shù)的初心,只不過(guò)實(shí)現(xiàn)起來(lái)困難比較大。目前看來(lái),Ayar Labs在穩(wěn)步推進(jìn)這一項(xiàng)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。
參考文獻(xiàn):
1. M. Wade, et.al., "TeraPHY: A Chiplet Technology for Low-Power, High-Bandwidth In-Package Optical I/O"
2. C. Sun, et.al., "TeraPHY: An O-band WDM Electro-optic Platform for Low Power, Terabit/s Optical I/O"
新聞來(lái)源:光學(xué)小豆芽