搭I/O數增加趨勢 imec發表超低功耗FinFET矽光子技術

比利時校際微電子研究中心 Imec 團隊近日表示，已經開發出結合了先進邏輯和矽光子器件的極密合、效率高的光學收發器。

該機構工程師們指出，上個月於夏威夷舉行的 2018 年 VLSI 技術與電路研討會上發布的成品，標誌著光纖互連技術發展的一項里程碑，可用於未來的高性能運算系統。

為實現目標，他們將基於三維架構的極快場效應晶體管，又名為 FinFET 的邏輯器件，架在全尺寸 (直徑 300 mm) 的矽片和 1330 nm 的激光二極管發射器上，並與矽光子相結合。

由此產生的 40 Gb/s 收發器，面積僅為 0.025 平方微米，還具有超低功耗，因此被視為適合部署在數據中心裡。

Imec 提到，動態功耗僅為 230 fJ/bit、佔面積僅為 0.025 平方微米、40 Gb/s 不歸零 (None-return-to-zero，NRZ) 光學收發器，標誌著實現超高密度、多 Tb/s 的重要里程碑，可用於下一代高性能計算應用的光學 I/O 解決方案。

除了基本的設備概念，該團隊還演示了通過單模光纖進行數據傳輸和接收，並構建了一個 4x40 Gb/s 的波分复用 (WDM）發送器，顯示了每條光纖的寬帶殼超過 100 Gb/s 的可能計算速度設計。

imec 光學 I/O 研發項目主任 Joris Van Campenhout 在文章中表示，該演示平台通過高密度、低電容銅微凸塊，將高性能 14nm FinFET CMOS 電路與 imec 的 300 mm 矽光子技術的結合。在這個組合平台中我們可展示具有極低的功耗和高寬帶密度的 40 Gb/s NRZ 光學收發器。

此外，imec 團隊提到通過設計優化，希望將單通道數據速率進一步提高到 56 Gb/s NRZ。對於下一代高性能係統，這些收發器與 WDM 互相結合後，可提供超緊湊、多 Tb/s 的光互連擴展途徑。

校際微電子中心 (Interuniversity Microelectronics Centre，imec) 又稱比利時微電子研究中心，是一個專注於奈米科技的研究中心，其總部位於比利時 Leuven。並在荷蘭恩荷芬、台灣新竹、美國佛州、印度，都設有研發中心，在中國和日本設有辦事處。

imec 的重點是下一代電子技術研究，目標領先業界 3 年至 10 年的技術。目前員工來自超過 70 個國家共約 3500 人。