Intel Laboratuvarları’ndan Yeni Entegre Fotonik Araştırması

Intel Laboratuvarları, entegre fotonik araştırmasındaki kıymetli bir ilerlemeyi (veri merkezindeki bilgi süreç silikonları ortasındaki ve ağlar ortasındaki irtibat bant genişliğini artırmada bir sonraki sınırı) duyurdu.

En son araştırma, bir silikon plaka üzerine büsbütün entegre edilen ve +/-0,25 desibellik (dB) kusursuz çıkış gücü tektipliği ve sanayinin genelini aşan ±%6,5 dalgaboyu aralığı tektipliğini sunan, sekiz dalgaboylu dağıtılmış geribeslemeli (DFB) lazer dizisinin gösterimi de dahil olmak üzere, çok dalgaboylu entegre optikteki sanayi başkanı ilerlemeleri kapsıyor.

Konuyla ilgili konuşan Intel Laboratuvarları Kıdemli Baş Mühendisi Haisheng Rong, “Bu yeni araştırma, tektip ve ağır aralıklı dalgaboyları ile güzel eşleştirilmiş çıkış gücüne ulaşmanın mümkün olduğunu gösteriyor. En değerlisi de, Intel’in üretim tesislerindeki mevcut üretim ve proses denetimlerini kullanarak bunu yapabilir ve böylece sonraki jenerasyon birlikte paketlenmiş optikler ve optik bilgi süreç orta temas ölçeğinin yüksek hacimli üretimine giden net bir yol sağlayabiliriz.” dedi.

Anlamı: Bu ilerleme, yapay zekâ (YZ) ve makine öğrenmesi (MÖ) de dahil olmak üzere, ortaya çıkan ağ ağır iş yükleri için birlikte paketlenmiş optikler ve optik orta bilgi süreç orta ilişkisi üzere geleceğin yüksek hacimli uygulamaları için gereken performansı sağlayan optik kaynağın üretimini mümkün kılacak. Lazer dizisi, yüksek hacimli üretim ve geniş dağıtıma giden yolu açmak için Intel’in 300 milimetrelik silikon fotonik üretimi prosesini temel alıyor.

Gartner, 2025 yılına kadar silikon fotoniklerin toplam 2,6 milyar dolarlık bir pazar oluşturacağını ve 2020’de %5’in altında olan tüm yüksek bant genişlikli data merkezi bağlantı kanallarının %20’sinden fazlasında kullanılacağını öngörüyor. Bilgi merkezi uygulamalarını ve ötesini destekleyecek silikon fotoniklere duyulan gereksinim, düşük güç tüketimi, yüksek bant genişliği ve daha süratli data transferi için artan talep tarafından yönlendiriliyor.

Neden Kıymetli: Metal teller aracılığıyla iletilen elektrik darbeleri yerine optik fiberlerde ışık iletiminin doğal olarak yüksek olan bant genişliği nedeniyle, optik irtibatlar 1980’li yıllarda bakır kabloların yerini almaya başladı. O vakitten bu yana, teknoloji daha küçük bileşen boyutları ve daha düşük maliyetler sayesinde daha verimli bir hale geldi ve bu da, geçtiğimiz birkaç yılda ağ tahlilleri için optik orta ilişkilerin kullanımında, bilhassa anahtarlarda, bilgi merkezlerinde ve öbür yüksek performanslı bilgi süreç ortamlarında ilerlemelerle sonuçlandı.

Silikon devre elemanları ve optiklerin tıpkı pakete entegre edilmesi, elektriksel orta irtibatların artan performans sınırlamalarına karşın, güç verimliliğini artıran ve daha uzun erişim sağlayan geleceğin giriş/çıkış (I/O) arabirimi potansiyelini barındırıyor. Bu fotonik teknolojiler, halihazırda mevcut olan proses teknolojileri kullanılarak Intel’in üretim tesisinde geliştirildi ve bu da, üretim sürecinin maliyetleri üzerinde olumlu bir tesir yaratacakları manasına geliyor.

Son vakitlerde birlikte paketlenmiş optik tahlillerinde DWDM teknolojisi kullanılıyor ve bu tahliller, fotonik aygıtların fizikî boyutunu büyük ölçüde küçültürken bant genişliğini artırma konusunda umut vaat ediyor. Bununla birlikte, tektip dalga uzunluğu aralığına ve gücüne sahip DWDM ışık kaynaklarının üretilmesi yakın vakte kadar son derece güç idi.

Bu yeni ilerleme ise, tektip çıkış gücünü korurken ışık kaynaklarının dengeli dalga uzunluğu ayrımını garanti ederek optik bilgi süreç ilişkisi ve DWDM irtibatı ihtiyaçlarından birini karşılıyor. Yarının yüksek bant genişliğine sahip yapay zekâ ve makine öğrenmesi uygulamalarının uç talepleri, optik orta irtibattan yararlanan sonraki jenerasyon bilgi süreç I/O’su tarafından özel olarak karşılanabilir.

Çalışma Biçimi: Sekiz dalga uzunluklu DFB dizisini tasarlamak ve oluşturmak için, Intel tarafından optik alıcı-vericileri büyük ölçülerde üretmekte kullanılan 300 mm hibrit silikon fotonik platformu kullanıldı. Bu buluş, sıkı proses denetimi ile 300mm silikon plaka üretmek için kullanılan litografi teknolojisinden yararlanan yüksek hacimli bir tamamlayıcı metal-oksit-yarı iletken (CMOS) fabrikasındaki lazer üretim yeteneklerinde kıymetli bir ilerlemeyi temsil ediyor.

Intel bu araştırma için, III-V yonga plakası yapıştırma prosesinden evvel, silikonda dalga kılavuzu ağlarını tanımlamak üzere gelişmiş litografiyi kullandı. Bu metot, 3 inç ya da 4 inç III-V yonga plakası fabrikalarında üretilen konvansiyonel yarı iletken lazerlerle karşılaştırıldığında, dalga uzunluğu tektipliğinde bir güzelleşmeyle sonuçlandı. Ayrıyeten dizi, lazerlerin sıkı entegrasyonunun sonucu olarak ortam sıcaklığı değiştiğinde de kanal aralığını koruyor.

Sırada Ne Var: Silikon fotonik teknolojisi alanında bir öncü olan Intel, hem verimli hem de tesirli bir ağ altyapısına yönelik artan talebi karşılayacak tahliller üretmeye kendini adadı. Işık üretimi, amplifikasyon, algılama, modülasyon, CMOS arabirim devreleri ve paket entegrasyon teknolojileri şu anda geliştirilmekte olan temel teknoloji yapı taşları ortasındadır.

Buna ek olarak, sekiz dalga uzunluklu entegre lazer dizisi teknolojisinin birçok istikameti, Intel’in Silikon Fotonik Eserleri Ünitesi tarafından geleceğin optik bilgi süreç orta temas yongası eserinin bir kesimi olarak uygulanıyor. Piyasaya sürülecek olan bu yeni eser; CPU’lar, GPU’lar ve bellek de dahil olmak üzere bilgi süreç kaynakları ortasında güç tasarruflu, yüksek performanslı, saniyede multi-terabitlik orta ilişki sunacak. Entegre lazer dizisi, yüksek hacimli üretim ve dağıtımı destekleyen kompakt ve uygun maliyetli bir tahlile ulaşmanın kritik bir ögesi.