800G硅光芯片，里程碑

近日，一家名为DustPhotonics 的公司宣布推出适用于数据中心应用的单芯片 800G-DR8 硅光子芯片，代表着数据中心实用光子学的一个重要里程碑。该公司声称其单芯片解决方案为系统架构师提供了高性能且易于实施的解决方案。

虽然光子集成电路 (PIC) 已在高带宽和高效率应用中使用了一段时间，但并非所有工艺的构建都是相似的。一些光子学工艺利用镓或铟基宽带隙半导体。另外，DustPhotonics 的进步是基于硅光子学，这为硅的更成熟和可扩展的工艺打开了大门。

为了让读者了解 DustPhotonics 最新 PIC 背后的技术，本文详细介绍了系统内置的光子技术以及转向数据中心应用单芯片解决方案的优势。

数据中心需要高带宽解决方案

随着流经数据中心的数据量不断增加，有限的传输速度造成了处理瓶颈。传统的铜基布线方案虽然足以满足许多应用，但无法支持下一代数据中心所需的带宽和效率要求。

对于即将到来的800 Gb/s 传输尤其如此，在展望 1.6 Tb/s 和 3.2 Tb/s 数据速率的未来时更是如此。因此，设计人员正在研究光子学，以提高数据中心通信的带宽和效率。

这并不是说 PIC 是目前适合所有人的最佳解决方案。如果应用不需要持续的高数据速率，那么部署光子解决方案可能会带来许多令人头疼的问题，但几乎没有什么改进。

DustPhotonics 达到 800 Gb/s

DustPhotonics 800G PIC为设计人员提供了针对 DR8 应用的单芯片解决方案，从而相对更容易地过渡到更高的数据速率。该芯片本身支持八个光通道，每个光通道以 100 Gb/s 调制，并且可以使用单模光纤。

虽然该芯片在封装中包含激光器，但它还利用DustPhotonics的低损耗激光耦合技术来支持各种商用现成激光器。此外，据报道，与使用分立元件的解决方案相比，单芯片解决方案的功耗降低了 20%，从而提高了整体效率，同时保持了系统本身的简单性。

DustPhotonics 800G-DR8 器件目前正处于样品阶段，预计将于 2024 年第一季度开始生产。

据介绍，DustPhotonics 的 800G PIC 是一款适用于 DR8 和 DR8+ 应用的单芯片解决方案，提供 8 个以 100Gb/s 速度独立调制的光通道，总带宽为 800Gb/s。该芯片采用紧凑的 7.5mm x 7mm 封装，使其能够用于行业标准的 QSFP 和 OSFP 型外形尺寸。该器件适用于超大规模数据中心、人工智能 (AI) 和机器学习 (ML) 集群等应用，传输距离可达 2 公里。

PIC包括片上激光器，采用DustPhotonics的专利L3C（低损耗激光耦合）技术，来自不同制造商的现成激光器可以与PIC集成。据称，这将在产品性能、成本、功耗和供应链可扩展性方面带来优势。

DustPhotonics 正在以多种配置演示该设备，包括传统的 800GBASE-DR8 应用、浸入式冷却应用和缩小范围应用。浸入式冷却演示展示了该芯片如何适合浸入液体冷却剂中，因为激光器和 PIC 之间或芯片光学输出处的光纤连接接口处没有自由空间接口。对于短距离应用，DustPhotonics 展示了该产品的第二个成本优化版本，适用于长达 100m 的收发器或有源光缆 (AOC)，或线性驱动可插拔光纤 (LPO) 应用。

“我们看到这款 800G 应用受到了很多客户的青睐，”该公司首席执行官 Ronnen Lovinger 说道。“我们已经为公司的下一阶段做好了准备，即扩大规模生产，”他认为。

“我们对 800Gb/s 市场的增长感到鼓舞，我们相信 DustPhotonics 单芯片 PIC 解决方案将有助于推动采用，同时缓解我们在行业中看到的一些早期供应链限制，”光通信市场研究公司 LightCounting 的首席执行官兼职创始人 Vladimir Kozlov 评论道。

将硅光子学与 CMOS 相结合

尽管由于其基本限制，硅光子学可能不是一种万能的半导体技术，但它确实具有许多优点，包括提高带宽、效率和光/电转换的吞吐量。通过利用成熟的硅工艺，与其他技术相比，硅光子解决方案可能会显示出更快的开发周期。

由于硅光子技术与传统 CMOS 设计相结合，因此在数据中心应用中可能会变得更加普遍。DustPhotonics 800G PIC 例证了这种可能性，并强调了集成光和电传输以提高数据速率的实用性。

【来源：半导体行业观察】