英特尔实验室展示8波长雷射阵列 现有制程技术可生产

Gartner预测2025年之前，将有超过20%的数据中心通讯使用矽光子，较2020年的5%大幅提升。英特尔实验室(Intel Lab) 日前展示一种严格控制且高度整合的8波长雷射阵列，为数据中心的新时代积体矽光子产品铺路，开发光电共封装交换器和光互连小芯片。

根据VentureBeat、All About Circuits报导，英特尔销售其矽光子技术的100G光纤收发器已约5年，目前正打算商业化400G收发器，800G产品也已列入发展路线图。第一个实例为光电共封装的光子元件，预计未来2年内推出，最终目标则是使用先进封装将光子IC直接与运算的其他部分连结。

在网际网络等通讯应用中，最简单的光通讯形式是使用单波长雷射阵列TX／RX方案组成单根光纤。随着带宽要求的增加，工程师通常会将由不同的波长组成雷射阵列放入单根光纤中。然而这种方案很难应用于芯片对芯片的通讯。为了实现芯片对芯片通讯所需的积体光子，英特尔实验室探索使用密集波分复用(DWDM)技术的光电共封装解决方案，透过大幅缩减光子芯片物理尺寸来增加带宽。不过目前主要的挑战在于如何产生具有均匀波长间隔和功率的DWDM光源。

该实验室展示一种8波长分散式反馈(DFB)雷射阵列，使用英特尔的混合矽光子平台将雷射阵列完全整合在12寸的硅片上。该雷射阵列输出功率均匀性和波长间隔均匀性均优于产业规范，为具有成本效益的大量制造及广泛部署做好准备。

为了实现8波长DFB阵列，英特尔在三五族晶圆键合制程之前，使用先进的微影技术定义矽中的波导光栅。与3寸或4寸三五族晶圆厂制造的传统半导体雷射相比，这项技术可以取得更好的波长均一性，加上紧密整合，即使环境温度改变时也能维持通道间距的稳定。

将矽电路和光学元件并排整合在同一个封装上，或许是未来提高I／O界面能源效率、延长传输距离的途径。研究人员相信这样可以直接解决传统铜互连的极限，提升整体带宽、能源效率和电路复杂度。多波长技术的新进展可以为未来的大量应用生产光源，满足AI和机器学习等数据密集型应用持续增加的带宽需求。

英特尔实验室资深首席工程师Haisheng Rong表示，这项新研究除展示均匀且间隔密集的波长可达到适配的输出功率外，更重要的是可使用英特尔晶圆厂中现有的制程控制技术来实现，为新时代光电共封装和光互连元件的量产提供一条清晰路径。

责任编辑：张兴民