在近日於美國聖地牙哥舉行的光學網路暨通訊會議(OFC)上，比利時微電子研究中心(imec)發表了與矽基分波多工器(WDM)有關的一項重大性能進展。一款具備低損耗與高調變效率的緊湊型32通道矽基波長濾波器首次亮相，成功把收發訊號的波長通道數量增加至現有商用收發器的4倍。此次展示的性能將能持續擴展新一代矽光子收發器的頻寬密度和功率效率，滿足高性能人工智慧(AI)或機器學習(ML)運算叢集應用對短距離光通訊連接的需求。
為了進一步增強AI/ML運算叢集的性能與效率，持續提升光學連接性能是關鍵要角。矽光子是以經濟高效的方式整合Tbps等級收發器的關鍵技術，不過AI/ML系統互連應用所需的頻寬密度、功率效率和延遲，在製程、元件和電路層面都需要大幅精進。舉例來說，使用矽積體元件時，為了提升上行頻寬而增加波長通道，通常會伴隨著光學損耗大與調變功率過高的問題。
imec將其12吋矽光子平台iSiPP300所提供的先進矽材圖形化技術，與創新優化的矽基環型共振器及交錯器元件結合，已克服了這些挑戰，成功製出一款分波多工濾波器，它能支援32個波長在O波段(O-Band)以100GHz的頻道間隔運行，符合連續波分波多工(CW-WDM)多源協定(MSA)的標準。由於經過審慎的設計優化，即使通道數量這麼多，該濾波器仍能把光學插入損失維持在2dB左右，串擾值也優於16dB。利用imec開發的局部矽基板底切製程與加熱器優化設計，光熱調變器的效率達到290GHz/mW，為目前已知的最佳紀錄。
imec研發計畫研究員Joris Van Campenhout表示，imec光學I/O研發研究計畫的目標，是讓矽積體光學連接的頻寬密度和功耗能夠一併取得突破性升級，但這通常會出現相互矛盾的性能要求。imec開發的新款32通道分波多工濾波器能讓每條光纖的總頻寬達到Tbps等級，但單一通道的傳輸率僅32Gbps，因此鏈路無須高功耗的數位訊號處理就能實現無錯操作。這次展示的分波多工濾波器還具備緊湊的尺寸、低光學損耗和高調變效率，為Tbps/mm等級的光學連接拓展了發展道路，而且整體的功耗效率只有1pJ/bit。
