Intel штурмует вершины кремниевой фотоники

На прошедшей неделе на мероприятии Interconnect Day компания Intel рассказала о текущих и будущих планах по штурму вершин кремниевой фотоники. В Intel плотно занимаются этой темой почти два десятилетия. Это то будущее, без которого будет невозможно дальнейшее развитие центров по обработке данных и, следовательно, обуздание растущих по экспоненте информационных потоков. Линии связи на основе меди (и металлических проводников вообще) не могут обеспечить требуемые в новых условиях дальность передачи, энергоэффективность и пропускную способность. Переход на оптические соединения частично решает эти проблемы, но настоящий прорыв обеспечит исключительно кремниевая фотоника ― интеграция на уровне кристалла кремниевых электронных цепей с полупроводниковыми лазерами и оптическими элементами.

В качестве небольшого отступления поясним, что для оптики в кремнии не нужны какие-то особенные прозрачные материалы и волноводы. Обычный кремний прозрачен для инфракрасного излучения. Полупроводниковые инфракрасные лазеры, волноводы, оптические разделители, мультиплексоры, сумматоры и другие дискретные элементы оптических трансиверов могут выпускаться в рамках классического техпроцесса КМОП, как и обычные чипы. Компания Intel, например, уже производит интегрированные элементы кремниевой фотоники в рамках 24-нм техпроцесса на 300-мм пластинах. За последние два года Intel продала свыше одного миллиона оптических приёмопередатчиков 100 GbE в исполнении QFSP28.

Новой продукцией компании станет приёмопередатчик 400 GbE: поставки стартуют в четвёртом квартале текущего года. Это решение содержит всего четыре высокоинтегрированных компонента, тогда как в случае использования дискретных оптических компонентов каждый трансивер пришлось бы собирать из десятков комплектующих, что сложнее, дороже и повышает уровень брака.

Пока оптические порты Intel 400 GbE будут опираться на четыре канала (лазера + обвязка) с пропускной способностью 100 GbE, но в дальнейшем компания планирует перейти на одноканальную реализацию приёмопередатчика. Добавим, что порт Intel 400 GbE обеспечит дальность передачи на 500 метров. Оптические порты на основе кремниевой фотоники с пропускной способностью 400 Гбит/с для дистанций 2 и 10 км выйдут позже.

Дальнейшее повышение скорости каналов до 1,6 Тбит/с потребует переноса приёмопередатчиков вплотную к коммутаторам (ASIC). Медь в этом случае не помощница от слова совсем. Решить проблему с потреблением, скоростью и задержками помогут только интегрированные в чип или в корпус ASIC блоки приёмопередатчиков на основе кремниевой фотоники. У компании Intel в этом богатейший опыт и она серьёзно рассчитывает на этот рынок.