英特尔在数据中心的集成光子学方面取得了进展

日前，在 "Intel Labs Day "上，英特尔介绍了在推动数据中心集成光子学方面的进度，强调了自身在业界领先的技术进展，以及实现公司长期以来将光子学与低成本、大批量的硅集成生产相整合的愿景。

这些进展代表了光互连领域的关键进展，随着数据中心中计算密集型数据工作负载越来越多，网络流量越来越大，光互连解决了围绕电子输入/输出(I/O)性能扩展的日益严峻的挑战。英特尔展示了包括小型化在内的关键技术构件方面的进展，为更紧密地整合光学和硅技术铺平了道路。

英特尔实验室高级首席工程师兼PHY实验室主任James Jaussi表示：

"我们正在接近I/O电源墙和I/O带宽缺口，这将极大地阻碍性能扩展。英特尔在集成光子学方面取得的快速进展将使业界能够全面重塑由光连接的数据中心网络和架构。我们现在已经在一个硅平台上展示了所有关键的光学技术构件，与CMOS硅紧密集成。我们关于将光子学与CMOS硅紧密集成的研究可以系统性地消除跨越成本、功率和尺寸限制的障碍，为服务器封装带来光互连的变革性力量。"

为什么它很重要？

新的以数据为中心的工作负载在数据中心内每天都在增长，不断增加的数据从一台服务器到另一台服务器的移动，对当今网络基础设施的能力造成了压力。业界正在迅速接近电气I/O性能的极限。随着计算带宽需求的不断增加，电气I/O无法跟上步伐，导致 "I/O电源墙"，限制了计算操作的可用功率。通过将光I/O直接引入服务器和软件包，可以打破这一障碍，使数据能够更高效地移动。为了解决以上问题，英特尔从二十多年前就开始进行硅光子学研究了。

关于新技术构件

在今天的英特尔实验室虚拟活动中，英特尔展示了在关键技术构件方面的关键进展，这些构件是公司集成光子学研究的基础。包括了光的产生、放大、检测、调制、互补金属氧化物半导体(CMOS)接口电路和封装集成。在此次活动中展示的原型机具有光子学和CMOS技术紧密耦合的特点，可作为未来光子学与核心计算硅全面集成的概念验证。

英特尔还展示了比传统元件小1000倍的微环调制器。传统硅调制器的体积大、成本高，一直是将光学技术引入服务器封装的障碍，因为服务器封装需要集成数百个这样的器件。这些综合成果为硅光子学的使用范围从网络上层扩展到服务器内部以及未来的服务器封装铺平了道路。

关键技术构件展示

微环调制器。传统的硅调制器占用的面积太大，而且放在IC封装上成本很高。通过开发微环调制器，英特尔将调制器小型化了1000多倍，从而消除了将硅光子学集成到计算封装上的一个关键障碍。

全硅光电探测器。几十年来，业界一直认为硅在1.3-1.6um波长范围内几乎没有光检测能力。英特尔展示的研究证明了相反的观点。更低的成本是这一突破的主要好处之一。

集成半导体光放大器。随着焦点转向降低总功耗，集成半导体光学放大器是一项不可或缺的技术，它与集成激光器使用的材料相同。

集成多波长激光器。利用一种叫做波分复用的技术，同一台激光器可以使用不同的波长，在同一束光中传递更多的数据。这样就可以在单根光纤上传输更多的数据，提高带宽密度。

集成性。通过先进的封装技术将硅光子学和CMOS硅紧密集成，我们可以获得三个好处：更低的功率、更高的带宽和更少的引脚数。英特尔是唯一一家在一个与CMOS硅紧密集成的技术平台上展示了集成多波长激光器和半导体光放大器、全硅光电探测器和微环调制器的公司。这一研究突破为扩展集成光子学铺平了道路。

下一步是什么？

此次活动中展示的集成光子学研究展示了英特尔多年前提出的雄心勃勃的目标：将光作为连接技术的基础。新的研究开启了各种可能性，包括未来的架构更加细分，计算、内存、加速器和外设等多个功能块分布在整个网络中，并在高速和低延迟的链路中通过光学和软件互连。