imec矽光子平台 首次展示超寬頻C頻段鍺矽電致吸收調變器

比利時微電子研究中心（imec）今日宣布成功展示一款頻寬超過110GHz的C頻段鍺矽（GeSi）電致吸收調變器（electro-absorption modulator，簡稱為EAM），該元件在imec研發的12吋矽光子平台上製造。

imec表示，研發的這款調變器達到每通道400Gb/s的網路傳輸率，並為緊湊設計、低延遲和高能源效率進行優化，為新一代光學強度調變直接偵測（IM/DD）鏈路建立基礎，這些鏈路透過簡易且具成本效益的方式為資料中心機架與刀鋒伺服器建立互連。這項技術將是滿足AI應用需求的關鍵，這些應用仰賴更快速、更高效的機器學習訓練。

人工智慧（AI）應用—還有驅動這些應用的機器學習（ML）訓練，需要能夠幾乎即時響應來交換巨量資料的運算架構。要滿足這項挑戰就需要在資料中心機架和刀鋒伺服器之間建立短距離且垂直擴展型的內連，提供最小延遲與單通道 400Gb/s 的位元傳輸率（現已普遍當作為未來就緒的部署基準。） 由電致吸收調變器驅動的光學IM／DD鏈路成為新興的關鍵推手。

IDLab實驗室（設於根特大學的imec研究團隊）研究員Cedric Bruynsteen解釋說：「開發正確的調變器來協助這些光學IM／DD鏈路一直是一大研究重點，因為常用的技術選項都有缺點。」

他並舉例說，薄膜鈮酸鋰Mach-Zehnder調變器（MZM）提供絕佳的線性度、低光學損耗和超高頻寬，但其佔版面積大且面臨汙染挑戰，使其與先進CMOS邏輯元件的晶圓級整合受阻，挑戰其在共封裝光學元件（CPO）與光學I／O的未來應用。另一方面，微型環型共振腔調變器提供高整合密度，但需要大量的穩定控制電路，而這會限制其能源效率。

Cedric Bruynsteen強調，超高頻寬、單通道400Gb/s的IM／DD傳輸與可在C頻段元件內部晶圓級製造的獨特組合 以驅動新一代光通訊互連。

imec的這項成果結合兩項世界首創：首次展示在C頻段運作的110GHz超寬頻鍺矽電致吸收調變器，以及首次利用矽基電致吸收調變器來實現單通道 400Gb/s 的網路傳輸率。imec正在8吋與12吋矽光子平台將這款鍺矽電致吸收調變器開放給合作夥伴，讓他們探索該元件用於AI訓練研發園區內部垂直擴展型網路的發展潛力。