英特尔实验室公布集成光子学研究新进展

图中显示了八个微环调制器和光波导。每个微环调制器都调谐到特定的波长或光的“颜色”。通过使用多个波长，每个微环可以单独调制光以实现独立通信。这种使用多个波长的方法称为波分复用。

（图片来源：英特尔公司）

最近，英特尔实验室宣布在集成光电研究方面取得了重大进展。

在集成光电领域，提高数据中心和跨网络计算芯片之间的通信带宽是重要前沿方向，英特尔在多波长集成光学领域取得了业界领先进展，他们展示了完全集成在硅晶圆上的八波长分布式反馈（DFB）激光器阵列，其输出功率均匀性达到+/- 0.25分贝，波长间隔均匀性到达±6.5%，均优于行业规范。

英特尔表示，这项新的研究表明，均匀密集的波长和良好适配的输出功率是可以同时实现的，利用英特尔晶圆厂现有的生产和工艺控制技术，下一代光电共封装和光互连器件有望实现量产。

这一进步将使生产的光源满足未来大批量应用所需的性能，如可用于处理AI和机器学习等新兴网络密集型工作负载的光电共封装和光互连器件。

英特尔提到，预计到2025年，超过20%的数据中心高带宽通道将使用硅光子技术，而在2020年这一比例还不到5%，未来总市场规模将达到26亿美元。伴随低功耗、高带宽和快速数据传输的需求不断增长，硅光子技术需求也将同步增长，从而支持数据中心及其他应用。

回顾20世纪80年代，科学家证实了光纤中固有的高带宽光传输性能优于通过金属线缆的电脉冲传输，光连接方式开始取代金属线缆。从那时起，组件尺寸缩小和成本不断降低，光纤技术的效率也随之提升，促成了过去几年里光互连网络解决方案实现突破性进展。这些技术进步在交换机、数据中心和其他高性能计算环境中较为常见。

现在，随着电气互连性能逐渐接近实际极限，将硅电路和光学器件并排集成在同一封装中，有望在未来提高输入/输出（I/O）接口的能源效率，延长其覆盖范围。

最新的光电共封装解决方案采用密集波分复用（DWDM）技术，可在增加带宽的同时又能显著缩小光子芯片尺寸的前景。然而，截止到目前，要制造具有均匀波长间隔和功率的密集波分复用光源还非常困难。

英特尔实现了光源的波长间隔一致性、输出功率均匀性，满足了光计算互联和DWDM通信的需求。基于英特尔商用300mm混合硅光子平台，英特尔设计和制造的八波长DFB阵列，使用先进的光刻技术，在III-V族晶圆键合工艺前完成了硅片中波导光栅的配置。与在3 英寸或4英寸III-V族晶圆厂制造的普通半导体激光器相比，这项技术提高了波长均匀性。此外，由于激光器的高密度集成，阵列在环境温度改变时也能保持通道间距的稳定。

此项创新意味着互补金属氧化物半导体（CMOS）晶圆量产制造能力实现了飞跃。

对实现光互连芯粒的大规模制造和部署而言，集成激光器阵列是缩小体积、降低成本的关键。当前，英特尔的硅光子产品部门已将八波长集成激光器阵列制造技术应用于打造未来的光互连芯粒，以在CPU、GPU和内存等各种计算资源之间实现低功耗、高性能、太比特每秒（multi-terabits per second）的互连。

原文链接：

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

文：英特尔

编译：李每

编辑：慕一

注：本文编译自“HPC Wire”，不代表量子前哨观点。