近日，一家名為DustPhotonics 的公司宣布推出適用于數據中心應用的單芯片 800G-DR8 硅光子芯片，代表著數據中心實用光子學的一個重要里程碑。該公司聲稱其單芯片解決方案為系統架構師提供了高性能且易于實施的解決方案。

雖然光子集成電路 (PIC) 已在高帶寬和高效率應用中使用了一段時間，但并非所有工藝的構建都是相似的。一些光子學工藝利用鎵或銦基寬帶隙半導體。另外，DustPhotonics 的進步是基于硅光子學，這為硅的更成熟和可擴展的工藝打開了大門。

為了讓讀者了解 DustPhotonics 最新 PIC 背后的技術，本文詳細介紹了系統內置的光子技術以及轉向數據中心應用單芯片解決方案的優勢。

數據中心需要高帶寬解決方案

隨著流經數據中心的數據量不斷增加，有限的傳輸速度造成了處理瓶頸。傳統的銅基布線方案雖然足以滿足許多應用，但無法支持下一代數據中心所需的帶寬和效率要求。

對于即將到來的800 Gb/s 傳輸尤其如此，在展望 1.6 Tb/s 和 3.2 Tb/s 數據速率的未來時更是如此。因此，設計人員正在研究光子學，以提高數據中心通信的帶寬和效率。

這并不是說 PIC 是目前適合所有人的最佳解決方案。如果應用不需要持續的高數據速率，那么部署光子解決方案可能會帶來許多令人頭疼的問題，但幾乎沒有什么改進。

DustPhotonics 達到 800 Gb/s

DustPhotonics 800G PIC為設計人員提供了針對 DR8 應用的單芯片解決方案，從而相對更容易地過渡到更高的數據速率。該芯片本身支持八個光通道，每個光通道以 100 Gb/s 調制，并且可以使用單模光纖。

雖然該芯片在封裝中包含激光器，但它還利用DustPhotonics的低損耗激光耦合技術來支持各種商用現成激光器。此外，據報道，與使用分立元件的解決方案相比，單芯片解決方案的功耗降低了 20%，從而提高了整體效率，同時保持了系統本身的簡單性。

DustPhotonics 800G-DR8 器件目前正處于樣品階段，預計將于 2024 年第一季度開始生產。

據介紹，DustPhotonics 的 800G PIC 是一款適用于 DR8 和 DR8+ 應用的單芯片解決方案，提供 8 個以 100Gb/s 速度獨立調制的光通道，總帶寬為 800Gb/s。該芯片采用緊湊的 7.5mm x 7mm 封裝，使其能夠用于行業標準的 QSFP 和 OSFP 型外形尺寸。該器件適用于超大規模數據中心、人工智能 (AI) 和機器學習 (ML) 集群等應用，傳輸距離可達 2 公里。

PIC包括片上激光器，采用DustPhotonics的專利L3C（低損耗激光耦合）技術，來自不同制造商的現成激光器可以與PIC集成。據稱，這將在產品性能、成本、功耗和供應鏈可擴展性方面帶來優勢。

DustPhotonics 正在以多種配置演示該設備，包括傳統的 800GBASE-DR8 應用、浸入式冷卻應用和縮小范圍應用。浸入式冷卻演示展示了該芯片如何適合浸入液體冷卻劑中，因為激光器和 PIC 之間或芯片光學輸出處的光纖連接接口處沒有自由空間接口。對于短距離應用，DustPhotonics 展示了該產品的第二個成本優化版本，適用于長達 100m 的收發器或有源光纜 (AOC)，或線性驅動可插拔光纖 (LPO) 應用。

“我們看到這款 800G 應用受到了很多客戶的青睞，”該公司首席執行官 Ronnen Lovinger 說道。“我們已經為公司的下一階段做好了準備，即擴大規模生產，”他認為。

“我們對 800Gb/s 市場的增長感到鼓舞，我們相信 DustPhotonics 單芯片 PIC 解決方案將有助于推動采用，同時緩解我們在行業中看到的一些早期供應鏈限制，”光通信市場研究公司 LightCounting 的首席執行官兼職創始人 Vladimir Kozlov 評論道。

將硅光子學與 CMOS 相結合

盡管由于其基本限制，硅光子學可能不是一種萬能的半導體技術，但它確實具有許多優點，包括提高帶寬、效率和光/電轉換的吞吐量。通過利用成熟的硅工藝，與其他技術相比，硅光子解決方案可能會顯示出更快的開發周期。

由于硅光子技術與傳統 CMOS 設計相結合，因此在數據中心應用中可能會變得更加普遍。DustPhotonics 800G PIC 例證了這種可能性，并強調了集成光和電傳輸以提高數據速率的實用性。