なぜ?薄膜リチウムニオバート 突然人気 に なる こと

最近NVIDIAのCEOのJensen Huangは AIの次世代がインフラストラクチャwill (ウィール)要求するa は大きい 額オプティカル・インターコネクト銅 ケーブルもう満たせない需要.

これは恐慌的な話ではありません.

わたしたち は 光 の 世界 に 入っ て いる

ありがとうございました速やかに 開発情報技術グローバル データ交通は成長する成長率も増加しています需要情報のために容量そして処理 能力継続する昇る運転は新興5G通信,モノのインターネット,クラウドなどの技術コンピュータ大きいデータ伝統的技術や人工知能電子通信システム増えている帯域幅のボトルネックと高電力消費課題について

高帯域幅,低周波通信の利点負けた電気磁気への免疫干渉これらの課題に対する重要な解決策となりました.

について基本的AIの次世代の理由インフラストラクチャ必須頼る接続壁が 接続壁を 置き換えましたコンピュータ数十万個,あるいは数十万個まで拡大するにつれて,単一のチャンネル データ税率は移動する 向かって224G 物理的な層,銅 ケーブル攻撃している制限 課せられたによる皮膚効果と電解負けた,圧縮するその効果的 トランスミッション 距離2メートル未満です.これはスケールアウトを満たすことができません要求事項横からサーバー ストック.

オプティカルなインターコネクションは減らすことパワー消費 1 年間ユニット帯域幅は40%以上で,最も期待できる解決への道エネルギー-効率性 危機AIの工場で

リチウム ナイオバート: 待っていた 材料数十年その瞬間のために

電気光学調節器 (EOM) は 鍵となります部品オプティカル通信システム主要機能は変換する調節する電気 シグナル光学的にシグナル彼らのパフォーマンス直接 影響するについてトランスミッションスピード,パワー消費,シグナル品質,そして安定性について全身通信システム

総体光ファイバー通信システムの構造

リチウムニオバート (LiNbO3) は,極めて重要な電光材料である.優れた電光効果,比較的高い折りたたみ指数約2で,2約350nmから5μmの広い透明性窓と強い化学的安定性があるため,光学界では長らく"光学シリコン"と認識されています.リチウムニオバートは電光調節器に広く使用されています.

しかし,リチウムニオバートはシステムレベルでは欠かせないものでしたが,チップレベル統合の波の間にほぼ30年間ほとんど残されていました.

理由 は,従来の 大量 リチウム ナイオバート 調節器 の 限界 に ある.これら の 装置 は 光 の 段階 や 強さ を 制御 する 電気 場 を 用い て 光信号 を 調節 する.しかし材料の物理的特性と従来の加工技術の限界により,大量リチウムニオバート波導体は通常ミリメートルからセンチメートルスケールです.光学場と電磁場との相互作用効率を制限します効率的な調節には,しばしば数ボルトから数十ボルトまでの高電圧が必要である.

さらに,デバイスの大きさはシリコン光子プラットフォームとの統合を困難にし,チップレベルの光電子システムでの適用を制限する.伝統的な加工方法も,波導体伝送損失が比較的高い結果をもたらします.装置の効率と長距離伝送性能をさらに制限する.

シリコンフォトニクス,InP,SiNなどのプラットフォームが急速に上昇し始めましたリチウムニオバートは かつては優れた性能を持つ材料として見られていましたが,スケーラビリティが低く,統合密度は低く.

薄膜 技術 が 産業 に 必要な 時 に 登場 し た

薄膜リチウムニオバート (TFLN) の技術が成熟したことで 転換点となったのです

薄膜リチウムニオバートは"リチウムニオバート"隔離器"基板"異質構造に基づいている.水晶イオン切断や化学機械磨きなどの先進的な製造技術によって単結晶のリチウムニオバート薄膜は,散装材料から分離して,シリコン,サファイア,または二酸化シリコンなどの基板に転送することができます.

大量リチウムニオバートと比較して,薄膜リチウムニオバートは,より強い光学封鎖を備えた微小小の波導体構造を可能にします.これは,光学と電気フィールドの相互作用効率を大幅に向上させる運転電圧を大幅に削減し,デバイスのサイズを縮小します.

さらに,薄膜リチウムニオバートの低伝送損失は,長距離光子集成回路においてユニークな利点を与える.シリコンベースのプラットフォームとの互換性も,異質な統合光子学のための新しい経路を提供します.

リチウムニオバートの単結晶薄膜, ソース: Jinan Jingzheng Electronics Co., Ltd.

テクノロジーの普及は その技術の良さや 時代が適切な応用需要を 与えるかどうかにかかっています

TFLN が 1.6T と 3.2T の時代に積極的に採用されている理由が明らかになります.

1. 帯域幅:簡単に100GHzを超え 200GHzに向かっています
2. 電力消費量:片あたり10本だけ
3. シグナル品質:低挿入損失,非常に低鳴き声,そして優れた線形性.
4. 汎用性:単一のプラットフォームでは 電気光学,非線形,量子光子機能がサポートできます

産業の需要の観点から言えば,AIのコンピューティング能力は爆発的に成長しています.データセンターの光学接続は400Gから800G,1.6T,そして3.2Tまで急速にアップグレードされています.薄膜リチウムニオバートが作られた時代です.

例えば今日話題になっている コパックされた光学 (CPO) を例に挙げましょうCPOは,スイッチチップまたはASICと同じパッケージ基板に直接フロントパネルプラグインモジュールから光学エンジンを移動NVIDIAがSpectre-XとQuantumシリーズ向けの大量生産のCPOソリューションをリードした後,測定結果は顕著でした.挿入損失は約22dBから約4dBに低下しました.シグナル整合性が約63倍向上しましたシステム・オプティカル・パワー・効率は最大5倍まで向上しました

しかし,CPOは,既存の光学モジュールを新しい場所に移動するだけでなく,パッケージの容量が劇的に減少し,電力予算が完全に削減されます.熱条件が厳しくなる光学エンジンのすべてのコンポーネントは 物理的な限界に向かって押し上げられます

薄膜リチウムニオバートは,この新しい制約の下で,まさに適切なタイミングで登場しました.それは"性能基準"から"技術的必要性"へと進化しました.

薄膜リチウムニオバートが 人気になったのはしかし,AIコンピューティングインフラストラクチャは,最終的に TFLNを構造的な負荷対応技術として必要とするレベルに達したからです.

NVIDIAはコヘレントやルメンタムなどの会社に 40億ドルを投資しています2つの企業が一緒に世界の高級薄膜リチウムニオバートモジュレーター市場の80%を占めています.