Imec dimostra una lunghezza d'onda compatta

Recentemente, alla Conferenza internazionale sui circuiti a stato solido (ISSCC) del 2015, il centro di ricerca sulla nanoelettronica imec, in collaborazione con il Tyndall National Institute, l'Università di Leuven (KULeuven) e l'Università di Ghent, ha dimostrato un ibrido WDM (wavelength division multiplexing) da 4x20 Gb/s Ricetrasmettitore fotonico al silicio CMOS, che apre la strada a collegamenti in fibra ottica monomodale ad alta densità e convenienti.

Si prevede che i ricetrasmettitori fotonici in silicio CMOS ibridi, che trasmettono e ricevono dati su fibra ottica monomodale, svolgeranno un ruolo chiave nella connettività dei data center di prossima generazione. Sfruttando la produzione CMOS esistente e l'infrastruttura di assemblaggio 3D, la piattaforma fotonica del silicio CMOS ibrida consente un'elevata densità di integrazione e un consumo energetico ridotto, nonché un rendimento elevato e bassi costi di produzione. In combinazione con la capacità di multiplexing a divisione di lunghezza d'onda, è possibile costruire ricetrasmettitori ottici monomodali altamente scalabili, soddisfacendo la crescente necessità di larghezza di banda di interconnessione nell'infrastruttura cloud di prossima generazione.

Il ricetrasmettitore fotonico al silicio CMOS di Imec comprende un chip fotonico al silicio (SiPh), un flip-chip integrato con un chip CMOS a bassa potenza da 40 nm. Il chip SiPh, fabbricato sulla piattaforma fotonica al silicio da 25 Gb/s di imec (iSiPP25G), comprende una serie di quattro modulatori ad anello compatti da 25 Gb/s, accoppiati a una guida d'onda bus comune per consentire la trasmissione WDM. Sul lato di ricezione, è implementato un filtro demultiplexing ad anello, a bassa perdita (2 dB) con spaziatura dei canali di 300 GHz e ulteriormente collegato a una serie di quattro fotorilevatori a guida d'onda Ge da 25 Gb/s. Sia i modulatori ad anello che i filtri WDM ad anello includono elementi riscaldanti integrati altamente efficienti per sintonizzare le loro lunghezze d'onda risonanti sui canali WDM desiderati. Il chip CMOS include quattro driver differenziali del modulatore ad anello da 20 Gb/s e quattro amplificatori a trans-impedenza da 20 Gb/s. Una matrice di fibre monomodali a 12 canali è inserita nella matrice di accoppiatori a reticolo del chip, utilizzando un approccio planare sviluppato presso il Tyndall National Institute.

Il funzionamento senza errori è stato dimostrato in un esperimento di loopback da 20 Gb/s per tutti e quattro i canali WDM nonché con due canali che funzionano insieme. Il consumo energetico dinamico del ricetrasmettitore, compresi il driver e il ricevitore CMOS, era inferiore a 2pJ/bit. La sintonizzazione termica delle lunghezze d'onda del canale WDM ha consumato solo 7 mW/nm per canale. Il ricetrasmettitore può essere ulteriormente adattato a una maggiore capacità di larghezza di banda adottando la tecnologia CMOS più avanzata e aggiungendo più canali WDM, abilitando moduli ottici per 100GbE, 400GbE e oltre per future interconnessioni di data center.

Questo lavoro è stato supportato dal programma partner principale di I/O ottico di imec. È possibile accedere alla tecnologia iSiPP25G di Imec tramite Europractice, mentre i servizi di imballaggio Si Photonics sono disponibili tramite Tyndall National Institute (Irlanda).

A proposito di Europractice Il servizio IC di EUROPRACTICE porta la capacità di progettazione e produzione di ASIC alla portata tecnica e finanziaria di qualsiasi azienda che desideri utilizzare ASIC. Il servizio EUROPRACTICE IC, offerto da IMEC e Fraunhofer, offre prototipazione ASIC a basso costo e produzione di ASIC di piccoli volumi fino alla produzione di volumi elevati tramite Multi Project Wafer - MPW - e cicli di wafer dedicati. Per ulteriori informazioni, visitare http://www.europractice-ic.com/.

A proposito di imec Imec svolge attività di ricerca leader a livello mondiale nel campo della nanoelettronica e del fotovoltaico. Imec sfrutta le proprie conoscenze scientifiche con la forza innovativa delle sue partnership globali nei settori ICT, sanità ed energia. Imec fornisce soluzioni tecnologiche rilevanti per il settore. In un ambiente high-tech unico, i suoi migliori talenti internazionali si impegnano a fornire le basi per una vita migliore in una società sostenibile. Imec ha sede a Lovanio, in Belgio, e ha uffici nei Paesi Bassi, Taiwan, Stati Uniti, Cina, India e Giappone. Il suo staff di oltre 2.080 persone comprende più di 670 residenti industriali e ricercatori ospiti. Nel 2013 i ricavi (P&L) di imec sono stati pari a 332 milioni di euro. Per ulteriori informazioni, visitare www.imec.be e www.imec.be/imecmagazine.