概括
这项研究介绍了一种32x32光子开关,使用了2048个热光学马赫-泽恩德开关,用于节能数据中心和人工智能. 该开关显示了低插入损失和交叉声,从而实现高速数据传输.
科学领域:
- 光子学和光学工程的工程.
- 集成光学 集成光学 集成光学
- 半导体设备 半导体设备
背景情况:
- 光子交换机对于节能数据中心和AI/ML集群至关重要.
- 现有的开关在交叉声和插入损失方面面临挑战.
- 互补金属氧化物半导体 (CMOS) 技术的进步使复杂的光子集成电路成为可能.
研究的目的:
- 开发和描述一个严格的非阻塞32x32光子开关.
- 通过使用双马赫-泽恩德 (MZ) 开关元件来提高交叉通话性能.
- 为了证明高速数据传输能力.
主要方法:
- 使用45纳米CMOS技术制造32x32光子开关.
- 整合了 2048 个热光 MZ 开关,具有独立于路径的插入损失拓.
- 翻转芯片与陆地电网阵列 (LGA) 陶插座连接,用于控制电路连接.
- 每个MZ开关的单臂电线连接,以简化控制.
主要成果:
- 在2048个MZ开关中,成功运行了99.2%.
- 在芯片上实现的插入损失在9.3至15.6dB之间 (平均11.8dB).
- 在70nm带宽上,已证明交叉声低于-20dB.
- 成功传输了100Gbps信号,比特误差比低于1x10^-3.
结论:
- 开发的光子开关满足了高性能数据中心网络和AI/ML应用的要求.
- 独立于路径的插入损失拓和双MZ开关设计有效减少交叉通话.
- 制造的设备展示了光子学在未来高速光通信系统中的潜力.
