圖中顯示了八個微環(huán)調(diào)制器和光波導。每個微環(huán)調(diào)制器都調(diào)諧到特定的波長或光的“顏色”。通過使用多個波長，每個微環(huán)可以單獨調(diào)制光以實現(xiàn)獨立通信。這種使用多個波長的方法稱為波分復用。

（圖片來源：英特爾公司）

最近，英特爾實驗室宣布在集成光電研究方面取得了重大進展。

在集成光電領(lǐng)域，提高數(shù)據(jù)中心和跨網(wǎng)絡計算芯片之間的通信帶寬是重要前沿方向，英特爾在多波長集成光學領(lǐng)域取得了業(yè)界領(lǐng)先進展，他們展示了完全集成在硅晶圓上的八波長分布式反饋（DFB）激光器陣列，其輸出功率均勻性達到+/- 0.25分貝，波長間隔均勻性到達±6.5%，均優(yōu)于行業(yè)規(guī)范。

英特爾表示，這項新的研究表明，均勻密集的波長和良好適配的輸出功率是可以同時實現(xiàn)的，利用英特爾晶圓廠現(xiàn)有的生產(chǎn)和工藝控制技術(shù)，下一代光電共封裝和光互連器件有望實現(xiàn)量產(chǎn)。

這一進步將使生產(chǎn)的光源滿足未來大批量應用所需的性能，如可用于處理AI和機器學習等新興網(wǎng)絡密集型工作負載的光電共封裝和光互連器件。

英特爾提到，預計到2025年，超過20%的數(shù)據(jù)中心高帶寬通道將使用硅光子技術(shù)，而在2020年這一比例還不到5%，未來總市場規(guī)模將達到26億美元。伴隨低功耗、高帶寬和快速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟛粩嘣鲩L，硅光子技術(shù)需求也將同步增長，從而支持數(shù)據(jù)中心及其他應用。

回顧20世紀80年代，科學家證實了光纖中固有的高帶寬光傳輸性能優(yōu)于通過金屬線纜的電脈沖傳輸，光連接方式開始取代金屬線纜。從那時起，組件尺寸縮小和成本不斷降低，光纖技術(shù)的效率也隨之提升，促成了過去幾年里光互連網(wǎng)絡解決方案實現(xiàn)突破性進展。這些技術(shù)進步在交換機、數(shù)據(jù)中心和其他高性能計算環(huán)境中較為常見。

現(xiàn)在，隨著電氣互連性能逐漸接近實際極限，將硅電路和光學器件并排集成在同一封裝中，有望在未來提高輸入/輸出（I/O）接口的能源效率，延長其覆蓋范圍。

最新的光電共封裝解決方案采用密集波分復用（DWDM）技術(shù)，可在增加帶寬的同時又能顯著縮小光子芯片尺寸的前景。然而，截止到目前，要制造具有均勻波長間隔和功率的密集波分復用光源還非常困難。

英特爾實現(xiàn)了光源的波長間隔一致性、輸出功率均勻性，滿足了光計算互聯(lián)和DWDM通信的需求。基于英特爾商用300mm混合硅光子平臺，英特爾設(shè)計和制造的八波長DFB陣列，使用先進的光刻技術(shù)，在III-V族晶圓鍵合工藝前完成了硅片中波導光柵的配置。與在3 英寸或4英寸III-V族晶圓廠制造的普通半導體激光器相比，這項技術(shù)提高了波長均勻性。此外，由于激光器的高密度集成，陣列在環(huán)境溫度改變時也能保持通道間距的穩(wěn)定。

此項創(chuàng)新意味著互補金屬氧化物半導體（CMOS）晶圓量產(chǎn)制造能力實現(xiàn)了飛躍。

對實現(xiàn)光互連芯粒的大規(guī)模制造和部署而言，集成激光器陣列是縮小體積、降低成本的關(guān)鍵。當前，英特爾的硅光子產(chǎn)品部門已將八波長集成激光器陣列制造技術(shù)應用于打造未來的光互連芯粒，以在CPU、GPU和內(nèi)存等各種計算資源之間實現(xiàn)低功耗、高性能、太比特每秒（multi-terabits per second）的互連。

原文鏈接：
https://www.hpcwire.com/off-the-wire/intel-labs-announces-integrated-photonics-research-advancement/

文：英特爾編譯：李每編輯：慕一
注：本文編譯自“HPC Wire”，不代表量子前哨觀點。