（文章來源：EETOP）
隨著硅光子學越來越接近計算，第一波高帶寬設備的浪潮已經(jīng)圍繞著數(shù)據(jù)中心到數(shù)據(jù)中心的長距離連接展開。在過去的幾年里，該技術在數(shù)據(jù)中心內逐漸普及。在這里將光學技術靠近計算，就意味著將光學技術帶到網(wǎng)絡交換機z中。但交換機只讓我們到目前為止。最近，我們看到了業(yè)界率先將硅光子部件直接引入處理芯片本身的一些案例。成立于2012年的加拿大安大略省的Ranovus公司就是這樣一家一直在研究這項技術的公司。他們一直在研究各種硅光子技術。今天，我們就來談談他們這些令人印象深刻的技術。

目前市場上流行的一些硅光收發(fā)器技術，如PSM4 QSFP 100G光收發(fā)器等，都是依靠在四個獨立的通道上傳播光信號。換句話說，光信號在四條平行的25G光纖上傳播。通過一種稱為波分復用（WDM）的技術，可以在單個光纖上承載多個波長的激光光束。從PSM4轉換為CWDM4發(fā)射機意味著現(xiàn)在有了一根100G光纖。目前我們增加更多波長的方式是通過增加更多的并行激光器。要提供16個甚至32個激光器，就意味著將32個激光器并排放置在一起。將這么多的激光器耦合在一起，會產(chǎn)生一些效率開銷和成本開銷。

Ranovus公司一直在研究幾種關鍵技術，使其光學產(chǎn)品得以實現(xiàn)。其中一項技術是基于量子點（梳子）激光器。QDL是一種特殊的激光器，能夠從一個芯片上同時產(chǎn)生多個波長的激光器。量子點并不是一種新技術，但現(xiàn)有的實現(xiàn)依賴于相對較低的數(shù)據(jù)速率--大約每秒幾千兆比特的數(shù)據(jù)速率。要實現(xiàn)高帶寬，需要大量的并行通道。Ranovus表示，他們不僅能夠設計出具有大量波長的激光器，而且能夠實現(xiàn)非常高的數(shù)據(jù)速率。我們說的是100Gbps甚至更高，這比我們最近看到的其他一些技術演示要高數(shù)倍。關于他們的技術，需要注意的關鍵是，這不是一個實驗室的演示。Ranovus公司的第一款基于該技術的產(chǎn)品是37波長激光器。該公司早在2012年就已經(jīng)演示了該技術。

作為Ranovus產(chǎn)品組合的一部分，另一項關鍵技術是使用環(huán)形諧振器。我們之前已經(jīng)討論過環(huán)形諧振器。這些是有效的波長濾波器，可讓它們在波導的單個波長上工作。當今市場上許多現(xiàn)有技術都使用MZM，例如Intel和Luxtera生產(chǎn)的MZM（盡管環(huán)由合作伙伴Ayar Labs使用）。如今，環(huán)的好處已廣為人知，其中包括占地面積減少多個數(shù)量級，帶寬更高，能量效率更高。

作為Ranovus產(chǎn)品組合的一個單獨的關鍵技術是環(huán)形共振器的使用。我們之前已經(jīng)談到過環(huán)形諧振器。它們實際上是一種波長濾波器，可以讓它們在波導的單一波長上工作。目前市場上的許多現(xiàn)有技術都使用MZM，如英特爾和Luxtera公司生產(chǎn)的MZM（雖然環(huán)形諧振器是由其合作伙伴Ayar Labs公司使用的）。

Ranovus推出的是Odin 8硅光子引擎。Odin 8是一個基礎產(chǎn)品，在此基礎上，還可以開發(fā)出更復雜的產(chǎn)品。這是一個硅光子芯片，在一個單片機集成電路上集成了所有的分流器、調制器和其他的連接，激光器附著在硅上。有八個光通道輸入，八個光通道輸出。八個光通道中的每個通道當前都能夠支持100G / 64G / 50G PAM4或50G / 32G / 25G NRZ或PCIe Gen 5或Gen6。該芯片被設計為光電接口。芯片的一側是協(xié)議無關的接口，可以將其映射到光接口上。例如，Odin 8可以將PCIe Gen 5/6映射到光波長上。

Ranovus表示，他們已經(jīng)在機器學習市場上的四家主要廠商中展示了其800G的性能。Odin 8芯片是一個相當通用的芯片，它可以用于許多不同的應用。事實上，Ranovus公司本身就在使用Odin 8來開發(fā)800G以太網(wǎng)模塊。他們已經(jīng)與兩家公司合作開發(fā)PAM4芯片，PAM4芯片將與Odin 8封裝在一起，形成一個完整的模塊。Odin 8芯片已準備就緒。。缺少的是在100G下運行的PAM4，目前尚不存在。他們正在與多家供應商合作，準備制作完整的模塊。預計明年一季度開始市場部署。

Odin 8芯片的優(yōu)點之一是它足夠緊湊并以允許擴展。Ranovus還宣布了Odin 32，它將多個Odin 8共同封裝在一起，以擴展到更多的光纖通道。在下面的共封裝中，你可以看到多個Odin 8芯片如何被剪接到一個共封裝產(chǎn)品上。Ranovus與許多行業(yè)合作伙伴合作，使整個技術得以實現(xiàn)。他們與IBM合作開發(fā)了光纖V型槽互連封裝技術，是一種用于將光纖與光子器件對接的封裝技術。這種工藝利用無源對準技術，在O波段和C波段的寬光譜范圍內實現(xiàn)了低插入損耗。他們還與TE合作開發(fā)共封裝(CP)精密螺距插接器技術，與Senko合作開發(fā)光纖連接技術。

來自中央芯片的電信號進入Odin 8芯片，該芯片被轉換為光學信號以發(fā)送出去。這種大型的共封裝芯片與各個Odin 8模塊之間的唯一區(qū)別是激光器發(fā)出的光在外部充當遠程激光源。在我們之前描述的單個Odin 8芯片中，激光直接連接到硅光子IC。順便說一下，在該產(chǎn)品中，光學引擎提供高達3.2 Tbps的帶寬（8x400G FR4），是Odin 8的四倍。能夠提供令人印象深刻的51.2 Tbps峰值帶寬。

由于Odin 8使用了與技術無關的接口，因此該封裝中間的芯片可以是任何芯片。盡管最早利用全部51.2 Tbps優(yōu)勢的產(chǎn)品很可能是網(wǎng)絡交換機。您也可以將FPGA放在中間，并提供自定義的連接產(chǎn)品。這正是Ranovus試圖做的。Ranovus說，許多客戶正在針對需要高容量橫向擴展功能的以太網(wǎng)交換機解決方案以及FPGA，NPU和GPU等加速器進行測試和驗證。該封裝上的連接也不必是100G或全光纖。例如，Nvidia GPU當前使用25G NVLink，因此更合適的Odin 32配置可以是許多本地銅纜連接和許多25G光纖扇出。

Odin 32的封裝選擇也會因產(chǎn)品而異。對于那些只需要幾個連接的產(chǎn)品，有一些較小的配置，而不是像上圖中的旗艦級封裝的16個芯片。事實上，這可以縮減到只需要一顆Odin 8芯片，運行速度為800 Gbps到3.2 Tbps，這對于現(xiàn)在的許多GPU和NPU來說已經(jīng)足夠了。預計將于明年年底發(fā)布基于Odin 32的多款產(chǎn)品。
（責任編輯：fqj）