IBM開發(fā)光與電路混載的CMOS芯片
訊石光通訊網(wǎng)
2010/12/3 9:00:13
美國IBM開發(fā)出了采用CMOS技術將光收發(fā)通路與電子電路集成在一枚芯片上的“CMOS Integrated Silicon Nanophotonics”技術。并在2010年12月1日于日本千葉幕張Messe會展中心舉行的半導體制造裝置相關展會“SEMICON Japan 2010”上就其發(fā)表了演講。
該技術是為IBM計劃2017年投入使用的ExaScale(1018FLOPS)超級計算機系統(tǒng)開發(fā)的。據(jù)IBM介紹,與其他競爭公司的技術相比,工藝的微細化及集成化程度提高了10倍以上。
IBM表示,預定2011年投入使用的新一代超級計算機“Blue Waters”的芯片間布線數(shù)量約為100萬條。而力爭2017年投入使用、速度比Blue Waters快100倍以上的ExaScale機型,預計芯片間布線數(shù)量將會達到1億條。
為了應對布線數(shù)量的增加,與采用電氣布線相比,采用光布線在集成化方面更為有利。IBM表示“這是因為采用光布線的話,能夠使用可重合多個通道的 WDM(波分復用)技術”。通過將連接微處理器之間或者微處理器內(nèi)核之間的布線改為采用WDM技術的光電路,可同時實現(xiàn)傳輸通路的大容量化與集成化。
IBM從2006年以來一直在名為“SNIPER(Silicon Nanoscale-Integrated Photonic and Electronic tRansceiver)”的項目中,推進光電路與電氣電路混載技術的開發(fā)。2006年開發(fā)出了光延遲電路,2007年開發(fā)出了硅光調(diào)制器,2008年開發(fā)出了硅光開關,2010年開發(fā)出了具備電子電路放大功能的受光元件,以及可靠性比原來大幅提高并具備CMOS工藝兼容性、基于Ge-on-insulator技術的雪崩光電探測器(avalanche photo detector,APD)。
除了基礎要素技術之外,IBM還推進了這些技術的集成化。IBM已采用CMOS技術制作完成了可將收發(fā)光信號的6通道重合為一條波導通路的WDM芯片。芯片尺寸方面,發(fā)送端為3.7mm×0.35mm,接收端為3.7mm×0.5mm。“目前很多企業(yè)都在開發(fā)硅光子技術,不過集成度都很低,估計勉強只能實現(xiàn)每個光收發(fā)通道6mm2的集成度。而我們的技術卻實現(xiàn)了每通道0.5mm2”(IBM)。
據(jù)IBM介紹,通過WDM技術將每通道數(shù)據(jù)傳輸速度為20Gbit/秒的50條光收發(fā)電路合成一條波導通道,然后將數(shù)據(jù)傳輸速度可達到1Tbit/秒的光收發(fā)電路集成在4mm見方CMOS芯片上的技術已經(jīng)有了眉目。“不算電極板及電容器部分面積的話,可在2mm見方的芯片上實現(xiàn)”(IBM)。