Imec demonstriert kompakte Wellenlänge

Kürzlich demonstrierte das Nanoelektronik-Forschungszentrum imec auf der International Solid State Circuits Conference (ISSCC) 2015 in Zusammenarbeit mit dem Tyndall National Institute, der Universität Leuven (KULeuven) und der Universität Gent einen 4x20 Gb/s Wellenlängenmultiplex-Hybrid (WDM). CMOS-Silizium-Photonik-Transceiver, der den Weg für kostengünstige Singlemode-Glasfaserverbindungen mit hoher Dichte ebnet.

Hybride CMOS-Silizium-Photonik-Transceiver, die Daten über Singlemode-Glasfaser übertragen und empfangen, werden voraussichtlich eine Schlüsselrolle bei der Konnektivität von Rechenzentren der nächsten Generation spielen. Durch die Nutzung der vorhandenen CMOS-Fertigungs- und 3D-Montageinfrastruktur ermöglicht die hybride CMOS-Silizium-Photonik-Plattform eine hohe Integrationsdichte und einen reduzierten Stromverbrauch sowie eine hohe Ausbeute und niedrige Herstellungskosten. In Kombination mit der Fähigkeit zum Wellenlängenmultiplexen können hoch skalierbare optische Singlemode-Transceiver konstruiert werden, die den wachsenden Bedarf an Verbindungsbandbreite in der Cloud-Infrastruktur der nächsten Generation decken.

Der CMOS-Silizium-Photonik-Transceiver von Imec besteht aus einem Silizium-Photonik-Chip (SiPh), einem Flip-Chip, der mit einem stromsparenden 40-nm-CMOS-Chip integriert ist. Der SiPh-Chip, der auf der 25-Gbit/s-Silizium-Photonik-Plattform (iSiPP25G) von imec hergestellt wird, besteht aus einem Array aus vier kompakten 25-Gbit/s-Ringmodulatoren, die an einen gemeinsamen Buswellenleiter gekoppelt sind, um eine WDM-Übertragung zu ermöglichen. Auf der Empfangsseite ist ein ringbasierter, verlustarmer (2 dB) Demultiplexfilter mit 300-GHz-Kanalabstand implementiert und außerdem mit einem Array aus vier 25-Gbit/s-Ge-Wellenleiter-Fotodetektoren verbunden. Sowohl die Ringmodulatoren als auch die Ring-WDM-Filter enthalten hocheffiziente integrierte Heizelemente, um ihre Resonanzwellenlängen auf die gewünschten WDM-Kanäle abzustimmen. Der CMOS-Chip umfasst vier differenzielle 20-Gbit/s-Ringmodulatortreiber und vier 20-Gbit/s-Transimpedanzverstärker. Ein 12-Kanal-Singlemode-Faser-Array wird mithilfe eines am Tyndall National Institute entwickelten planaren Ansatzes auf das Gitterkoppler-Array auf dem Chip gepackt.

Der fehlerfreie Betrieb wurde in einem 20-Gbit/s-Loopback-Experiment für alle vier WDM-Kanäle sowie für zwei gleichzeitig laufende Kanäle demonstriert. Der dynamische Stromverbrauch des Transceivers, einschließlich CMOS-Treiber und Empfänger, betrug weniger als 2 pJ/Bit. Die thermische Abstimmung der WDM-Kanalwellenlängen verbrauchte nur 7 mW/nm pro Kanal. Der Transceiver kann durch den Einsatz fortschrittlicherer CMOS-Technologie und durch das Hinzufügen weiterer WDM-Kanäle weiter auf eine höhere Bandbreitenkapazität skaliert werden, wodurch optische Module für 100 GbE, 400 GbE und mehr für zukünftige Rechenzentrumsverbindungen ermöglicht werden.

Diese Arbeit wurde durch das optische I/O-Kernpartnerprogramm von imec unterstützt. Auf die iSiPP25G-Technologie von Imec kann über Europractice zugegriffen werden, während die Verpackungsdienstleistungen von Si Photonics über das Tyndall National Institute (Irland) verfügbar sind.

Über Europractice Der EUROPRACTICE IC Service macht ASIC-Design- und Fertigungskapazitäten für jedes Unternehmen, das ASICs verwenden möchte, technisch und finanziell zugänglich. Der von IMEC und Fraunhofer angebotene EUROPRACTICE IC Service bietet kostengünstiges ASIC-Prototyping und die Hochführung der ASIC-Kleinserienproduktion zur Großserienproduktion durch Multi Project Wafer (MPW) und dedizierte Waferläufe. Weitere Informationen finden Sie unter http://www.europractice-ic.com/.

Über imec Imec betreibt weltweit führende Forschung in den Bereichen Nanoelektronik und Photovoltaik. Imec nutzt sein wissenschaftliches Wissen mit der Innovationskraft seiner globalen Partnerschaften in den Bereichen IKT, Gesundheitswesen und Energie. Imec liefert branchenrelevante Technologielösungen. In einem einzigartigen High-Tech-Umfeld engagieren sich seine internationalen Top-Talente dafür, die Bausteine ​​für ein besseres Leben in einer nachhaltigen Gesellschaft bereitzustellen. Imec hat seinen Hauptsitz in Leuven, Belgien, und verfügt über Niederlassungen in den Niederlanden, Taiwan, den USA, China, Indien und Japan. Zu den über 2.080 Mitarbeitern zählen mehr als 670 Industrieangehörige und Gastforscher. Im Jahr 2013 belief sich der Umsatz (GuV) von imec auf 332 Millionen Euro. Weitere Informationen finden Sie unter www.imec.be und www.imec.be/imecmagazine.

Quelle: imec

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