ロードマップでわかる！当世プロセッサー事情 第834回

“光で殴る”時代へ！ GlobalFoundriesが挑む次世代シリコンオプティクス開発競争

光源でOn/Offをするのではなくモジュラーで制御する仕組み

　ここからは個々のコンポーネントの特徴が順に紹介された。まず光信号の受信に使われるPhoto Diodeは、120Gbps NRZ/200Gbps PAM-4のどちらにも耐えるとしており、一方送信の方は、MRM(Micro-Ring Modulator)を利用することで200Gbps/λ(１波長あたり200Gbps)の変調が可能だという。

Photo Diodeは、120Gbps NRZ/200Gbps PAM-4のどちらにも耐える。信号の速度は120GHz/100GHzであるが、PAM-4は1回の転送で4値を転送できるので200Gbpsになる。もっともその分EYEはかなり小さくなっているが。ただ補正するTIA(Trans-Impedance Amp)を使わずにEYEが分離できているので、これは対策は容易だろう

MRMは200Gbps/λ(１波長あたり200Gbps)の変調が可能。右のグラフはER(Extinction Ratio)/IL(Insertion Loss)/rOMA(relative Optical Modulation Amplitude)をまとめたもので、いずれもモジュラーの特性を議論するうえで欠かせない指標。それぞれの意味はさすがに細かいので割愛するが、基本的に特性がかなり良好であるとされる

　送信の側は、いきなり光源(レーザーLEDなど)でOn/Offをするのではなく、光源は連続的に光を創出し、その先にこのモジュラーを入れてOn/Offを制御する形である。下の画像は導波経路の構築に関する話である。

SiをSiN(Silicon Nitride:窒化シリコン)にすることで、最終的には0.1dB/cm未満を目指すとしている

　当初の90WG(昔は9WGと言われていたが、90nm SOIウェハーを利用したもの)に普通に露光→エッチングしただけでは導波経路のロスが4dB/cmとけっこう大きかったのが、細かな改良やプロセスの微細化(90WG→45CLO)、さらにデザインの改善などを積み重ねることで3.65dB/cmほど削減しているとする。

　またFiber Attach(OCIと光ファイバーを接続する部分)も、SiからSiNにすることで、かなり損失を減らせ、これは光出力をあげやすいことにもつながるとしている。

縦軸は挿入損失で、例えば2dBの損失というのは信号強度が63%ほど(37%がロス)になることを意味する。ロスはどうなるかというと最終的に発熱になるわけで、発熱の許容量が一定なら損失が減るほど大出力を出せる