Il PIC100 è la prima tecnologia fotonica al silicio di ST e uno dei PIC più efficienti su un wafer da 300 mm, che consente di raggiungere i 200 Gbps/lane e una larghezza di banda ancora maggiore in futuro. Si tratta di un lancio altamente simbolico, in quanto inaugura una lunga serie di PIC che porteranno nuove efficienze ai data center, ai cluster di intelligenza artificiale e ad altre apparecchiature di rete ottica. ST conosce bene il mercato poiché molti ricetrasmettitori ottici collegabili utilizzano già il nostro BiCMOS B55. Con il lancio di un PIC più efficiente e di un B55X di nuova generazione che utilizza il silicio-germanio e un nodo di processo a 55 nm, i produttori di ricetrasmettitori collegabili possono offrire nuovi indici di efficienza e prestazioni, essenziali per la democratizzazione di standard di comunicazione più veloci.
Indice dei contenuti
PIC100: trovare l’equilibrio tra prestazioni ed efficienza
Il problema della dissipazione del calore
Chiunque abbia avuto a che fare con le comunicazioni in fibra sa che i ricetrasmettitori ottici collegabili possono diventare molto caldi, molto rapidamente. Infatti, mentre i moduli pluggable hanno visto il loro consumo energetico diminuire costantemente dal 2010, attualmente stiamo assistendo a un aumento dal 2022, secondo Effect Photonics. Quando la larghezza di banda aumenta in modo massiccio, diventa molto più difficile tenere sotto controllo le temperature. Il problema è che se da un lato i server hanno bisogno di una maggiore velocità di trasmissione dei dati per l’intelligenza artificiale e altre applicazioni ad alta intensità di dati, dall’altro il calore elevato può causare gravi problemi, come il degrado delle prestazioni e problemi di affidabilità. Inoltre, i data center cercano di essere più sostenibili ed efficienti, ma i ricetrasmettitori ottici più caldi e più esigenti vanno contro questi obiettivi.
Le soluzioni di PIC100 per ridurre le perdite
Per migliorare l’efficienza, il PIC100 è dotato di una guida d’onda in silicio con una perdita di 0,4 dB/cm e di una guida d’onda in nitruro di silicio con una perdita di 0,5 dB/cm. Inoltre, il PIC100 offre un modulatore Mach-Zehnder (MZM) con una larghezza di banda di 50 GHz e un fotorivelatore ad alta velocità fino a 80 GHz. In parole povere, il PIC100 è unico grazie all’integrazione di tutti questi dispositivi all’avanguardia nello stesso stack da 300 mm.
L’efficienza è anche il motivo per cui abbiamo adottato un accoppiatore perimetrale. Molti operatori del settore tendono ad adottare accoppiatori a griglia perché possono risparmiare sui costi dei test e del processo di allineamento iniziale. Ad esempio, gli accoppiatori a griglia consentono di effettuare test a livello di wafer e offrono un posizionamento più flessibile. Tuttavia, soffrono di maggiori perdite dovute a una maggiore dispersione e a un disallineamento più significativo tra l’accoppiatore e la fibra. Adottando un accoppiatore perimetrale, possiamo adattare meglio la modalità della fibra alla guida d’onda SiN on-chip, ottenendo un accoppiamento molto più efficiente con perdite inferiori a 1,5 dB.
Fabbrica da 300 mm di ST
Inoltre, sebbene il PIC100 offra prestazioni ed efficienza tra le migliori di questa categoria, viene prodotto su wafer più grandi nel nostro stabilimento da 300 mm di Crolles, in Francia, rendendo la tecnologia molto più conveniente e, quindi, accessibile a un maggior numero di clienti. Poiché ST è un produttore di dispositivi integrati, abbiamo le linee di produzione, la padronanza della catena di fornitura e l’esperienza litografica per produrre un moderno PIC su scala. Questo è un altro motivo per cui oggi lanciamo il PIC100. Poiché i data center si affidano sempre più alla fotonica integrata, siamo in una posizione unica per offrire dispositivi efficienti dal punto di vista energetico, grandi volumi e soluzioni convenienti.
PIC di ST: uno sguardo al futuro della fotonica al silicio nei data center
Un percorso di aggiornamento più semplice verso i ricetrasmettitori da 1,6Tb/s
I clienti di ST stanno già lavorando a moduli pluggable da 800Gb/s e 1,6Tb/s, rendendo il lancio odierno del PIC100 significativo per la fase di espansione a partire dalla seconda metà del 2025. Questo annuncio segna quindi l’inizio di una nuova era: i produttori stanno già sfruttando i ricetrasmettitori pluggable PIC to 200Gbps/lane di ST. Poiché questi moduli QSFP56 hanno sofferto di carenze, il nostro nuovo dispositivo dovrebbe contribuire ad alleviare questi problemi e a fornire un passaggio intermedio tra le interfacce 100G e 400G, consentendo così ai data center di aggiornare gradualmente la propria infrastruttura. Questo spiega anche perché AWS sta già collaborando con ST e con il principale fornitore di moduli ottici per utilizzare il PIC100 nei propri data center.
La strada verso i 400Gbps/lane e i collegamenti ottici GPU-x
Anche se al momento non forniamo alcuna data di rilascio, ci impegniamo a creare PIC che supportino 400Gbps/lane e che siano in grado di scalare insieme ai moderni data center. Poiché l’intelligenza artificiale si allena su un corpus di informazioni sempre più ampio e il parallelismo massiccio delle GPU richiede un flusso di dati costante ed enorme, è essenziale garantire la creazione di ricetrasmettitori più veloci ed efficienti. Per questo motivo, i produttori di moduli plug-in hanno la certezza di poter continuare a rifornirsi di PIC da ST per molte generazioni a venire.
Inoltre, per migliorare ulteriormente l’efficienza, ST annuncia l’imminente rilascio del BiCMOS B55X. Il successore del B55 migliorerà ulteriormente l’efficienza grazie all’utilizzo del silicio-germanio e del nodo di processo a 55 nm. Rispetto a un sistema che utilizza solo un PIC100 con un BiCMOS concorrente, l’utilizzo sia del PIC100 che del B55X dovrebbe aumentare l’efficienza di circa il 15%. ST sta anche lavorando a un TSV (through-silicon-via-brick) e a modulatori compatti per consentire l’uso del nostro PIC nell’interconnessione ottica GPU-to-X, permettendo così una comunicazione ad alta velocità in configurazioni chiplet.
