Технология кремниевой фотоники за последние годы совершила значительный переход из исследовательских лабораторий в сферу крупномасштабного развертывания в дата-центрах и телекоммуникационных системах. Основным драйвером этого процесса стал бурный рост инфраструктуры искусственного интеллекта, из-за которого традиционные медные соединения начали достигать своих пределов по тепловыделению и пропускной способности. До недавнего времени внедрение подобных решений происходило без наличия единого отраслевого стандарта для тестирования и квалификации этой технологии.
Новый стандарт JESD264 для кремниевой фотоники
Ситуация изменилась с публикацией документа JESD264: Silicon Photonics Qualification and Reliability Requirements. Это первый в своем роде стандарт, разработанный организацией JEDEC для всей индустрии. В отличие от зрелых технологий CMOS, обладающих десятилетиями наработанных протоколов квалификации, кремниевая фотоника объединяет на одном кристалле оптические волноводы, модуляторы, фотодиоды, ответвители и сопутствующую электронику. Исключительно электрическое тестирование оказывается недостаточным, так как оно не позволяет выявить специфические оптические дефекты, такие как деградация мощности, изменение вносимых потерь, смещение длины волны и нарушение юстировки соединений.
Ключевые области и зоны ответственности
Стандарт JESD264 охватывает четыре критических направления: протоколы надежности для кристаллов и интегрированных чипсетов, рекомендации по квалификации на уровне компонентов (модуляторов, фотодиодов и волноводов), требования к процессам сборки и интеграции лазеров, а также ожидания по контролю производственных процессов и прослеживаемости. Кроме того, JESD264 четко определяет зоны ответственности за надежность конечного продукта между всеми участниками цепочки поставок: проектировщиками чипов, литейными производствами (foundries), поставщиками услуг сборки и тестирования (OSAT), производителями модулей и системными разработчиками. Риски отказов возрастают при масштабировании интеграции, переходе к 2.5D и 3D-конфигурациям чиплетов, а также при создании многочиповых модулей, эксплуатируемых в условиях термического, механического воздействия и повышенной влажности.
Масштабирование технологий ведущими производителями
Появление стандарта совпадает с активным расширением дорожных карт ведущих полупроводниковых компаний в области фотоники. Например, компания TSMC еще в мае объявила, что первый 200-гигабитный микрокольцевой модулятор, созданный с использованием технологии COUPE, выйдет в массовое производство до конца текущего года. Дорожная карта компании предполагает дальнейшее масштабирование до 12,8 Тбит/с в оптических движках, интегрируемых непосредственно в корпуса процессоров. Другие игроки рынка также проявляют высокую активность: Samsung Foundry уже получила заказы от поставщиков модулей оптической связи, а Intel продолжает разработку чиплета Optical Compute Interconnect, предназначенного для обеспечения высокоскоростной оптической связи, копакетированной с центральными и графическими процессорами. Аналитики прогнозируют, что выручка в секторе кремниевой фотоники вырастет в 23 раза в период с 2024 по 2030 год.
