海光芯創(chuàng)孫旭：硅光技術(shù)賦能綠色數(shù)據(jù)中心

1月12日消息（安迪）在由CIOE中國(guó)光博會(huì)與C114通信網(wǎng)聯(lián)合推出的大型研討會(huì)系列活動(dòng)——“2023中國(guó)光通信高質(zhì)量發(fā)展論壇”的硅光技術(shù)研討會(huì)上，海光芯創(chuàng)光電科技股份有限公司技術(shù)總監(jiān)孫旭博士發(fā)表了題為“硅光技術(shù)：賦能綠色數(shù)據(jù)中心”的主題演講。

孫旭表示，綠色數(shù)據(jù)中心持續(xù)需求更低單位功耗的高速光模塊技術(shù)，單通道速率的提升是降低整體功耗的最佳方案。2.5D封裝可以滿足200G/lane硅光芯片封裝，同時(shí)有效減少傳輸路徑損耗，提升能量效率。在200G/lane速率上，硅光在功耗和成本上具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)；由于帶寬限制，下一代1.6T/3.2T光模塊需求更多的通道密度。硅光技術(shù)的更低功耗、共用半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈資源、匹配先進(jìn)封裝等技術(shù)優(yōu)勢(shì)將助力綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)。

綠色數(shù)據(jù)中心，其實(shí)是在雙減排目標(biāo)下對(duì)數(shù)據(jù)中心的整體能源效率指標(biāo)有了更加嚴(yán)苛的要求。孫旭指出，綠色數(shù)據(jù)中心對(duì)高速光模塊的技術(shù)需求主要包括以下三個(gè)方面：

一是數(shù)據(jù)中心能源效率指標(biāo)（PUE<1.4）需求光模塊在速率不斷的提升的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)單比特功耗持續(xù)減少， 從30pJ/bit到10pJ/bit。

二是產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)集約、共享。例如光模塊標(biāo)準(zhǔn)化、光電芯片F(xiàn)abless制造模式、光電一體化集成、標(biāo)準(zhǔn)化封測(cè)技術(shù)等。

三是更高密度以及新型的模塊形態(tài)。更高集成度，從QSFP到OSFP再到OSFP-XD；新型封裝形態(tài)，從COBO到NPO再到CPO；更嚴(yán)苛的散熱要求，10+W/cm2單位功耗密度。

“從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的功耗增長(zhǎng)來看，高速光模塊的功耗占有相當(dāng)大的比例。多通道并行的傳輸方式無法滿足單比特功耗降低的要求，而單通道速率的提升技術(shù)的發(fā)展，還有技術(shù)光器件的帶寬明顯遇到了一些技術(shù)瓶頸。”孫旭認(rèn)為，硅光技術(shù)的更低功耗、共用半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈資源、匹配先進(jìn)封裝等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，將助力綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)。

據(jù)孫旭介紹，硅光模塊的功耗優(yōu)化方法包括：一是系統(tǒng)帶寬優(yōu)化，從100G/lane到200G/lane；二是DSP功耗優(yōu)化，從DSP到DSP Lite再到Direct drive；三是先進(jìn)封裝（分立封裝、混合集成、單片集成），能夠提升電源芯片能量使用效率，同時(shí)減少傳輸路徑損耗；四是耦合效率提升，減少激光器使用數(shù)量。

從硅光技術(shù)功耗優(yōu)化的不同技術(shù)思路來看，孫旭指出，200G/lane高速調(diào)制器技術(shù)能夠有效降低單比特功耗；薄膜鈮酸鋰能夠共享硅光封裝工藝，實(shí)現(xiàn)更低單比特功耗；2.5D/3D封裝可滿足更高速率、更低功耗的技術(shù)需求；同時(shí)，對(duì)于更高速率的光模塊（1.6T、3.2T），由于器件帶寬的提升面臨著技術(shù)瓶頸，需求更高密度的光模塊形態(tài)來實(shí)現(xiàn)。

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