В этой заметке для справки представлены подробности кремниевого фотонного двигателя Nubis 1,6T.

Позвольте мне сначала кратко представить Nubis Communications. Эта компания с потрясающим названием была основана в 2020 году. Компания работала в скрытом режиме последние три года. В феврале 2023 года она выпустила свой оптический процессор XT1600 1,6Т на базе кремниевых фотонных чипов. Одноканальная скорость составляет 112 Гбит/с, энергопотребление достигает 4,9 п Дж/бит. Плотность полосы пропускания достигает 250 Гбит/с/мм. Это актуальное явление в отрасли. Оптическое соединение с самым низким энергопотреблением и самой высокой плотностью привлекло широкое внимание и стало блокбастером. Основателем компании является Питер Винзер, лидер в индустрии оптических коммуникаций и научный сотрудник Optica. Когда-то он возглавлял отдел оптической передачи в Bell Labs и занимается продвижением технологии многоядерной оптоволоконной передачи. В настоящее время общая сумма финансирования Nubis составляет более 50 миллионов долларов США, а ее инвесторами являются Matrix, imec, Ericsson и т. д., что свидетельствует о признании инвестиционного сообщества и отрасли.

В традиционном решении CPO микросхема ASIC расположена в центре подложки, а световой модуль распределен по четырем слоям подложки. Типичная структура показана на левом рисунке ниже. краевой соединитель, волоконно-оптическая матрица выводит свет с одной стороны сигнала. В решении Nubis используется двухмерная оптоволоконная матрица для поверхностного соединения, что увеличивает плотность полосы пропускания. Кроме того, поскольку оптическое волокно выводится с поверхности чипа, световой двигатель можно распределить по подложке в виде двумерного массива, а не ограничивать четырьмя сторонами, как показано на рисунке справа ниже.

(Изображение взято с https://tdk-ventures.com/why-tdk-ventures-is-investing-in-nubis-communication-and-the-next-generation-of-optical-connectivity/)

Физическое изображение оптического двигателя Nubis 1,6T показано на рисунке ниже. Размер кремниевого оптического чипа составляет 7 мм * 5,5 мм. Он содержит 16 каналов Tx и Rx. Скорость одноканального сигнала составляет 112 Гбит/с. Всего 36 оптических портов, из них 4 оптических порта. Порт используется для ввода лазера, а каждый ряд оптоволоконной матрицы имеет 12 оптических портов.

(Изображение взято с https://tdk-ventures.com/why-tdk-ventures-is-investing-in-nubis-communication-and-the-next-generation-of-optical-connectivity/)

Перевернутый чип драйвера и чипы TIA на чипе PIC, соответствующие четырем чипам вокруг FA на рисунке выше. Чип драйвера содержит функцию выравнивания. Размер упакованного светового двигателя составляет 15 мм * 15 мм * 3 мм. Оптический механизм может еще больше увеличить плотность полосы пропускания за счет распределения 2D-массива, что еще больше увеличит плотность полосы пропускания до 0,75 Тбит/с/мм. Что касается производства кремниевого фотонного чипа, то пока ничего неизвестно.

(Изображение из документа 1)

Потребляемая мощность всего оптического двигателя составляет 8,7 Вт (включая потребляемую мощность лазера 2 Вт), а соответствующий коэффициент энергопотребления составляет 4,9 п Дж/бит. Оптический механизм содержит только аналоговые чипы и кремниевые фотонные чипы и не использует микросхемы повторного таймера, поэтому его задержка низкая.

Благодаря своим преимуществам, заключающимся в низкой задержке, низком энергопотреблении и высокой плотности полосы пропускания, оптический механизм Nubis 1.6T тесно связан с современной концепцией горячего линейного привода и, как ожидается, будет применяться в оптических модулях LPO. также продвигает приложение оптического ввода-вывода для реализации межполочного соединения AI-чипов с малой задержкой. Nubis сотрудничает с компанией Alphawave для реализации передачи сигналов PCIe 6 по оптическому волокну. Его основная технология включает в себя совместную разработку кремниевых фотонных чипов и аналоговых чипов для оптимизации всей системы в целом и снижения энергопотребления до уровня менее 5 п Дж/бит. Уникальный двухмерный оптоволоконный массив превосходит плотность полосы пропускания по сравнению с традиционными оптическими модулями. В настоящее время его оптический двигатель 1,6T находится на стадии тестирования. Хотя технология кремниевой фотоники развивается уже много лет, решения оптической связи всегда были главным приоритетом. Почти каждая компания, занимающаяся кремниевой фотоникой, разрабатывает собственное уникальное решение связи, чтобы максимизировать эффективность связи и сформировать ров. Ссылки: 1. Питер Винзер, «Кремниевая фотоника с линейным приводом и сверхнизким энергопотреблением, 16×112 Гбит/с для машинного обучения и искусственного интеллекта», Глобальный саммит OCP 2023.

2. https://awavesemi.com/press-release/nubis-communications-and-alphawave-semi-showcase-first-demonstration-of-optical-pci-express-6-0-technology/