المستخلص: خلال ECOC2019 ، أصدرت IMEC ، الرائدة عالمياً في مجال الإلكترونيات النانوية وأبحاث التكنولوجيا الرقمية ومركز الابتكار ، بالتعاون مع IDLab ومجموعة أبحاث الضوئيات التابعة لمختبر أبحاث Imec في جامعة Ghent ، بشكل مشترك معالم الإنجازات الهامة في السيليكون الضوئية (SiPho ) البحث التكنولوجي. توفر بنية البناء المثبتة مسارًا قابلاً للتحقيق لمفاتيح مركز البيانات من الجيل التالي بسرعة 400 جيجابت / ثانية ، وصلات بصرية عالية السرعة وجهاز بصري مُجمَّع والذي سيكون تقنيات أساسية لنقل البيانات في مراكز البيانات المستقبلية. تشمل النقاط البارزة في هذا الإنجاز ما يلي: النموذج الأولي لجهاز الإرسال والاستقبال البصري CMOS-SiPho عالي الكثافة (Tbps / mm2) بمساعدة TSV ، وجهاز إرسال PAM106 SiPho منخفض الطاقة 4 جيجابت / ثانية ، وجرمانيوم / سيليكون عالي السرعة APD ، ونطاق عريض للغاية منخفض الفقد مقرنة الألياف أحادية الوضع.
ذكرت ICCSZ أنه خلال ECOC2019 ، أصدرت IMEC ، الرائدة في مجال الإلكترونيات النانوية وأبحاث التكنولوجيا الرقمية ومركز الابتكار ، بالتعاون مع IDLab ومجموعة أبحاث الضوئيات التابعة لمختبر أبحاث Imec في جامعة Ghent ، بشكل مشترك معالم الإنجازات المهمة في السيليكون الفوتوني (SiPho) البحث التكنولوجي .. توفر بنية البناء المثبتة مسارًا قابلاً للتحقيق لمفاتيح مركز البيانات من الجيل التالي بسرعة 400 جيجابت / ثانية ، وروابط ضوئية عالية السرعة ومكونات بصرية مجمعة والتي ستكون تقنيات أساسية لنقل البيانات في البيانات المستقبلية المراكز. تشمل النقاط البارزة في هذا الإنجاز ما يلي: النموذج الأولي لجهاز الإرسال والاستقبال البصري CMOS-SiPho عالي الكثافة (Tbps / mm2) بمساعدة TSV ، وجهاز إرسال PAM106 SiPho منخفض الطاقة 4 جيجابت / ثانية ، وجرمانيوم / سيليكون عالي السرعة APD ، ونطاق عريض للغاية منخفض الفقد مقرنة الألياف أحادية الوضع.
كما نعلم جميعًا ، فإن النمو الهائل للإنترنت والتطبيقات ذات الصلة قد عزز نشر مركز البيانات لتقنية التوصيل البيني البصري لتحقيق أداء نمو مستدام ، واستهلاك أقل للطاقة ، ومساحة أصغر. في السنوات الخمس المقبلة ، ستتم ترقية سعة الارتباط البصري في مركز البيانات إلى 400 جيجابت / ثانية عن طريق مضاعفة قنوات PAM100 الأربعة بسرعة 4 جيجابت / ثانية. ونتيجة لذلك ، فإن النطاق الترددي الإجمالي الذي يحتاجه مفتاح مركز بيانات واحد للمعالجة سيصل إلى 51.2 تيرابايت / ثانية ، ويجب أن يكون مزودًا بتقنية الإرسال والاستقبال الضوئية السيليكونية عالية الكثافة وشريحة CMOS شديدة التكامل وشائعة التعبئة.
من أجل مساعدة الصناعة على تلبية هذه المتطلبات العالمية الصعبة ، تقوم IMEC ومختبر أبحاث جامعة Ghent التابع لها بتطوير تقنيات رئيسية لبناء الهندسة المعمارية التي تستخدم منصة IMEC للضوئيات السيليكونية لحقن إلكترونيات عالية السرعة في رقائق 200 مم و 300 مم.
علق Joris Van Campenhout ، مدير هندسة الإدخال / الإخراج في Imec: "لقد حقق نظام البحث والتطوير لدينا تحسينات مستدامة في مستويات مختلفة من تقنية فوتونات السيليكون ، سواء كانت تكامل العمليات ، أو الأجهزة الفردية ، أو مستوى الوحدة الفرعية. نحن على استعداد لمشاركة تقدمنا البحثي مع الصناعة والجامعات في ECOC ونتطلع إلى مواصلة مساعدة صناعة الاتصالات في أوروبا أو المناطق الأخرى على مواجهة التحديات الرئيسية للجيل التالي من تكنولوجيا الربط البيني البصري. "
من أبرز مميزات شاشة Imec خلال EOCO هي تقنية الإرسال والاستقبال الهجينة FinFET CMOS / السيليكون الأولى في الصناعة بمساعدة TSV ، والتي تستخدم تعديل NRZ وتعمل بمعدل 40 جيجابت / ثانية. يحقق النموذج الأولي كثافة عرض نطاق مذهلة (1 تيرا بايت في الثانية / مم 2) مع استهلاك منخفض للغاية للطاقة ، مما يوفر طريقة تنفيذ لمفاتيح مركز البيانات المستقبلية مع أجهزة بصرية فائقة الكثافة مجمعة.
أظهر Imec وجامعة Ghent أيضًا جهاز إرسال ضوئيًا بسرعة 106 جيجابت / ثانية ، والذي يستخدم تنسيق تعديل PAM4. تم اعتماد تنسيق التعديل المكون من أربعة مستويات على نطاق واسع من قبل الصناعة في السنوات الأخيرة. يتم استخدامه كإرسال أحادي القناة بسعة 53 جيجا بايت في سيناريوهات مسافة فائقة تصل إلى 500 متر. بالمقارنة مع أجهزة الإرسال الضوئية PAM4 الأخرى ، لا يتطلب حل IMEC أي طريقة مكافئة أو معالجة إشارة رقمية. إنه يدمج اثنين من مُعدِّلات الامتصاص الكهربائي المتوازية GeSi ، والنتيجة هي أكثر أجهزة الإرسال الضوئية ضغطًا وذات طاقة منخفضة (1.5pJ / b) التي يمكنها نقل البيانات بسرعة 106 جيجابت / ثانية على ألياف أحادية الوحدة تزيد عن كيلومتر واحد.
في الوقت نفسه ، أظهرت Imec أيضًا تصميمها المُحسَّن لمقرن الحافة ، استنادًا إلى منصة هجينة Si / SiN الضوئية. مقارنةً بالألياف أحادية الوضع القياسية في الصناعة ، يوفر هذا الابتكار أداءً أفضل لمكدس الطبقة ويعمل في نطاقي O و C ، وتبلغ كفاءة اقتران الألياف المفردة 1.5 ديسيبل. في الطرف المستقبل ، أدخلت Imec أجهزة الكشف الضوئي عن الانهيارات الجليدية Ge / Si عالية السرعة مع مكاسب مضاعفة من عرض نطاق 8 و 32 جيجاهرتز ، مما يُظهر إمكانات كبيرة في تحسين حساسية المستقبِل وميزانية الارتباط البصري بسرعة 40 جيجابت / ثانية ومعدلات أعلى.