Intel Laboratuvarları’ndan Yeni Entegre Fotonik Araştırması

Intel Laboratuvarları, Birlikte Paketlenmiş Optik ve Optik Hesaplama Ara Bağlantısı İçin Entegre Fotonik Araştırmasındaki İlerlemeyi Duyurdu

 

Intel, eşleştirilmiş gücü bulunan ve tektip aralıklı bir silikon plaka üzerinde sıkı bir şekilde kontrol edilen sekiz dalga boylu lazer dizisini gösterdi

 

Getirdiği Yenilikler: Intel Laboratuvarları, entegre fotonik araştırmasındaki önemli bir ilerlemeyi -veri merkezindeki bilgi işlem silikonları arasındaki ve ağlar arasındaki iletişim bant genişliğini artırmada bir sonraki sınırı- duyurdu. En son araştırma, bir silikon plaka üzerine tamamen entegre edilen ve +/-0,25 desibellik (dB) mükemmel çıkış gücü tektipliği ve endüstrinin genelini aşan ±%6,5 dalgaboyu aralığı tektipliğini sunan, sekiz dalgaboylu dağıtılmış geribeslemeli (DFB) lazer dizisinin gösterimi de dahil olmak üzere, çok dalgaboylu entegre optikteki endüstri lideri ilerlemeleri kapsıyor.

 

“Bu yeni araştırma, tektip ve yoğun aralıklı dalgaboyları ile iyi eşleştirilmiş çıkış gücüne ulaşmanın mümkün olduğunu gösteriyor.En önemlisi de, Intel’in üretim tesislerindeki mevcut üretim ve proses kontrollerini kullanarak bunu yapabilir ve böylelikle sonraki nesil birlikte paketlenmiş optikler ve optik bilgi işlem ara bağlantı ölçeğinin yüksek hacimli üretimine giden net bir yol sağlayabiliriz.”– Haisheng Rong, Intel Laboratuvarları Kıdemli Baş Mühendisi

 

Anlamı: Bu ilerleme, yapay zekâ (YZ) ve makine öğrenmesi (MÖ) de dahil olmak üzere, ortaya çıkan ağ yoğun iş yükleri için birlikte paketlenmiş optikler ve optik ara bilgi işlem ara bağlantısı gibi geleceğin yüksek hacimli uygulamaları için gereken performansı sağlayan optik kaynağın üretimini mümkün kılacak. Lazer dizisi, yüksek hacimli üretim ve geniş dağıtıma giden yolu açmak için Intel’in 300 milimetrelik silikon fotonik üretimi prosesini temel alıyor.

Gartner, 2025 yılına kadar silikon fotoniklerin toplam 2,6 milyar dolarlık bir pazar oluşturacağını ve 2020’de %5’in altında olan tüm yüksek bant genişlikli veri merkezi iletişim kanallarının %20’sinden fazlasında kullanılacağını öngörüyor. Veri merkezi uygulamalarını ve ötesini destekleyecek silikon fotoniklere duyulan ihtiyaç, düşük güç tüketimi, yüksek bant genişliği ve daha hızlı veri aktarımı için artan talep tarafından yönlendiriliyor.

 

Neden Önemli: Metal teller aracılığıyla iletilen elektrik darbeleri yerine optik fiberlerde ışık iletiminin doğal olarak yüksek olan bant genişliği nedeniyle, optik bağlantılar 1980’li yıllarda bakır kabloların yerini almaya başladı. O zamandan bu yana, teknoloji daha küçük bileşen boyutları ve daha düşük maliyetler sayesinde daha verimli bir hale geldi ve bu da, geçtiğimiz birkaç yılda ağ çözümleri için optik ara bağlantıların kullanımında, özellikle anahtarlarda, veri merkezlerinde ve diğer yüksek performanslı bilgi işlem ortamlarında ilerlemelerle sonuçlandı.

 

Silikon devre elemanları ve optiklerin aynı pakete entegre edilmesi, elektriksel ara bağlantıların artan performans sınırlamalarına rağmen, enerji verimliliğini artıran ve daha uzun erişim sağlayan geleceğin giriş/çıkış (I/O) arabirimi potansiyelini barındırıyor. Bu fotonik teknolojiler, halihazırda mevcut olan proses teknolojileri kullanılarak Intel’in üretim tesisinde geliştirildi ve bu da, üretim sürecinin maliyetleri üzerinde olumlu bir etki yaratacakları anlamına geliyor.

 

Son zamanlarda birlikte paketlenmiş optik çözümlerinde DWDM teknolojisi kullanılıyor ve bu çözümler, fotonik cihazların fiziksel boyutunu büyük ölçüde küçültürken bant genişliğini artırma konusunda umut vaat ediyor. Bununla birlikte, tektip dalga boyu aralığına ve gücüne sahip DWDM ışık kaynaklarının üretilmesi yakın zamana kadar son derece zor idi.

 

Bu yeni ilerleme ise, tektip çıkış gücünü korurken ışık kaynaklarının tutarlı dalga boyu ayrımını garanti ederek optik bilgi işlem bağlantısı ve DWDM iletişimi gereksinimlerinden birini karşılıyor. Yarının yüksek bant genişliğine sahip yapay zekâ ve makine öğrenmesi uygulamalarının uç talepleri, optik ara bağlantıdan yararlanan sonraki nesil bilgi işlem I/O’su tarafından özel olarak karşılanabilir.

 

Çalışma Biçimi: Sekiz dalga boylu DFB dizisini tasarlamak ve oluşturmak için, Intel tarafından optik alıcı-vericileri büyük miktarlarda üretmekte kullanılan 300 mm hibrit silikon fotonik platformu kullanıldı. Bu buluş, sıkı proses kontrolü ile 300mm silikon plaka üretmek için kullanılan litografi teknolojisinden yararlanan yüksek hacimli bir tamamlayıcı metal-oksit-yarı iletken (CMOS) fabrikasındaki lazer üretim yeteneklerinde önemli bir ilerlemeyi temsil ediyor.

 

Intel bu araştırma için, III-V yonga plakası yapıştırma prosesinden önce, silikonda dalga kılavuzu ağlarını tanımlamak üzere gelişmiş litografiyi kullandı. Bu yöntem, 3 inç ya da 4 inç III-V yonga plakası fabrikalarında üretilen konvansiyonel yarı iletken lazerlerle karşılaştırıldığında, dalga boyu tektipliğinde bir iyileşmeyle sonuçlandı. Ayrıca dizi, lazerlerin sıkı entegrasyonunun sonucu olarak ortam sıcaklığı değiştiğinde de kanal aralığını koruyor.

 

Sırada Ne Var: Silikon fotonik teknolojisi alanında bir öncü olan Intel, hem verimli hem de etkili bir ağ altyapısına yönelik artan talebi karşılayacak çözümler üretmeye kendini adadı. Işık üretimi, amplifikasyon, algılama, modülasyon, CMOS arabirim devreleri ve paket entegrasyon teknolojileri şu anda geliştirilmekte olan temel teknoloji yapı taşları arasındadır.

 

Buna ilave olarak, sekiz dalga boylu entegre lazer dizisi teknolojisinin birçok yönü, Intel’in Silikon Fotonik Ürünleri Birimi tarafından geleceğin optik bilgi işlem ara bağlantı yongası ürününün bir parçası olarak uygulanıyor. Piyasaya sürülecek olan bu yeni ürün; CPU’lar, GPU’lar ve bellek de dahil olmak üzere bilgi işlem kaynakları arasında güç tasarruflu, yüksek performanslı, saniyede multi-terabitlik ara bağlantı sunacak. Entegre lazer dizisi, yüksek hacimli üretim ve dağıtımı destekleyen kompakt ve uygun maliyetli bir çözüme ulaşmanın kritik bir unsuru.

Daha Fazla İçerik: Entegre Fotonikler