완전히 새로운 차원으로 칩 업그레이드: 3D 통합 실리콘 포토닉 트랜시버 검증

3D 통합을 선택한 이유

실리콘 포토닉스(SiPh)는 기존의 실리콘 기반 CMOS 프로세스 기술과 호환성을 유지하면서 포토닉과 전기 칩의 통합을 지원하여 데이터 통신계에 일대 혁명을 일으킬 잠재력이 있는 기술입니다. 광학 데이터 전송은 대역폭이 넓고 빠른 속도가 가능하기 때문에 확장성이 뛰어난 통신 아키텍처를 지원할 수 있고, 다이 레벨에서 시스템 레벨 광섬유 인프라로 원활하게 전환할 수도 있습니다. 실리콘 포토닉스 IC는 데이터 센터와 고성능 컴퓨팅(HPC) 양측에서 모두 보편화될 것으로 전망됩니다.

이 통합에는 고유한 문제점이 수반되므로 이를 극복해야 하고, 전기와 광학 도메인 간에 데이터를 전환하는 트랜시버에도 새로운 메커니즘이 필요합니다. SiPh는 데이터 신호 전송에 실리콘이나 질화규소(silicon nitride) 기반 포토닉 도파관을 사용합니다. 이렇게 하려면 전용 트랜스미터 회로를 사용하여 전기 데이터를 제어하고 광학 신호로 변환하여 도파관으로 보내야 합니다. 광학 데이터 신호를 탐지하고 처리할 리시버 회로도 필요합니다.

데이비스 대학교와 텍사스 A&M 대학교에서 진행하고 미국 에너지부에서 후원한 이번 공동 프로젝트에서는 컴퓨팅 노드 사이를 오고 가는 데이터 이동 중에 낭비되는 에너지양을 줄여야 한다는 중대한 요구 사항을 중점적으로 다루었습니다. 주된 목표는 각각 개별적인 광학 파장에서 작동하는 33Gb/s 채널 여러 개를 사용하여 WDM(Wavelength-division Multiplexing) 방식에 따라 에너지 효율적인 광학 트랜시버를 개발하는 것입니다.