海光芯創(chuàng)孫旭：硅光技術賦能綠色數據中心

1月12日消息（安迪）在由CIOE中國光博會與C114通信網聯(lián)合推出的大型研討會系列活動——“2023中國光通信高質量發(fā)展論壇”的硅光技術研討會上，海光芯創(chuàng)光電科技股份有限公司技術總監(jiān)孫旭博士發(fā)表了題為“硅光技術：賦能綠色數據中心”的主題演講。

孫旭表示，綠色數據中心持續(xù)需求更低單位功耗的高速光模塊技術，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優(yōu)勢；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。硅光技術的更低功耗、共用半導體產業(yè)鏈資源、匹配先進封裝等技術優(yōu)勢將助力綠色數據中心建設。

綠色數據中心，其實是在雙減排目標下對數據中心的整體能源效率指標有了更加嚴苛的要求。孫旭指出，綠色數據中心對高速光模塊的技術需求主要包括以下三個方面：

一是數據中心能源效率指標（PUE<1.4）需求光模塊在速率不斷的提升的同時，實現單比特功耗持續(xù)減少， 從30pJ/bit到10pJ/bit。

二是產業(yè)鏈生態(tài)集約、共享。例如光模塊標準化、光電芯片Fabless制造模式、光電一體化集成、標準化封測技術等。

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；更嚴苛的散熱要求，10+W/cm2單位功耗密度。

“從網絡設備中的功耗增長來看，高速光模塊的功耗占有相當大的比例。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的發(fā)展，還有技術光器件的帶寬明顯遇到了一些技術瓶頸。”孫旭認為，硅光技術的更低功耗、共用半導體產業(yè)鏈資源、匹配先進封裝等技術優(yōu)勢，將助力綠色數據中心建設。

據孫旭介紹，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，同時減少傳輸路徑損耗；四是耦合效率提升，減少激光器使用數量。

從硅光技術功耗優(yōu)化的不同技術思路來看，孫旭指出，200G/lane高速調制器技術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，實現更低單比特功耗；2.5D/3D封裝可滿足更高速率、更低功耗的技術需求；同時，對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瓶頸，需求更高密度的光模塊形態(tài)來實現。

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