歐盟研發(fā)芯片到芯片通信：擬將服務(wù)器刀片吞吐量提高16倍，功耗降低10倍

　　ICT-STREAMS項目計劃使用硅光電技術(shù)、緊湊型密集波分復用(DWDM)系統、高信道數和密集嵌入式光引擎，使電路板級總數據吞吐量超越25Tb/s。項目具體研究?jì)热莅?項：

　　1、50Gb/s高效能光電和電子收發(fā)機器件

　　要求芯片間通信速率達到50Gb/s，以提升寬帶密度和連接效能，并減少所需的封裝管腳數。為此，該項目將使用成熟的硅光電技術(shù)研發(fā)硅光電器件和相應的驅動(dòng)電路，集成密度要超過(guò)現有最高水平，進(jìn)而能以具有競爭力的芯片尺寸/信道密度比實(shí)現32個(gè)硅光電陣列，為后續組成1.6Tb/s波分復用(WDM)光引擎做準備?！　?/p>

　　2、支持DWDM光互連的硅基Ⅲ-Ⅴ硅基激光器和納米放大器

　　該項目將采用硅基磷化銦(InP)技術(shù)，并達到增益結構可在后道工藝(BEOL)中完整嵌入、激光器制造方法與互補金屬氧化物半導體(CMOS)工藝兼容、集成的面內激光器不需要與硅芯片的機械光束對準等要求。還將引入基于硅基Ⅲ-Ⅴ光電晶體的納米放大器作為新的放大器范式，來(lái)支持帶有智能路由功能和先進(jìn)特性的光功率平衡鏈路?！　?/p>

　　3、帶有非侵入式集成監控器的熱偏移補償子系統

　　高密度集成有源光器件可能引發(fā)嚴重的熱串擾現象，影響整個(gè)WDM波長(cháng)的穩定性。項目將在WDM硅光電器件中，采用帶有非侵入式波長(cháng)監測和控制技術(shù)的創(chuàng )新型熱偏移補償系統(TDCS)，保證所提出的多信道硅光電技術(shù)具有實(shí)際的可用性?！　?/p>

　　4、低損耗和低成本單模光電印刷電路板、低成本光電集成工藝

　　要實(shí)現光電技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，需要為嵌入式光電器件提供一個(gè)可操作、緊湊、可靠和節約成本的解決方案。項目將使用帶有高密度、高頻率射頻和光電I/O接口的單模聚合物光電印刷電路板(EOPCB)作為服務(wù)器刀片的電路板，一步完成從芯片到板級的組裝，減少制造時(shí)間和成本?！　?/p>

　　5、由軟件控制的、高能效WDM嵌入式光引擎

　　項目將通過(guò)32×的WDM信道數和50Gb/s的信道數據速率，實(shí)現吞吐量1.6Tb/s、能效3.75pJ/bit的光引擎，突破現有收發(fā)機技術(shù)的性能邊界?！　?/p>

　　6、采用EOPCB貼裝的16×16 WDM主平臺

　　項目將在聚合物EOPCB上集成光引擎和一個(gè)基于16×16陣列波導光柵路由器(AWGR)器件，以WDM并行傳輸作為路由方式，通過(guò)多個(gè)插座間任意雙向大數據傳輸，超越現有帶寬和開(kāi)關(guān)延遲性能極限，使總吞吐量達到25Tb/s，并減少沖突和延遲。例如，這樣一個(gè)16座服務(wù)器刀片結構能夠支持百億億次計算而所占面積只是目前標準的1/4?！　?/p>

　　項目組織

　　該項目為期三年，是歐盟“地平線(xiàn)2020”計劃的一部分，總投資409萬(wàn)歐元，歐盟出資292萬(wàn)歐元;由希臘塞薩洛尼基亞里士多德大學(xué)牽頭，包括5個(gè)頂級學(xué)術(shù)和研究機構，三個(gè)領(lǐng)先工業(yè)合作伙伴，一個(gè)在光子互聯(lián)產(chǎn)業(yè)鏈上的中型企業(yè)?！　?/p>

　　預期意義

　　該項目引入硅光電技術(shù)和WDM作為提升容量、降低功耗的路由機制，將分別在光引擎級和板級實(shí)現1.6Tb/s和25.6Tb/s的吞吐量。在服務(wù)器機架設計中采用芯片到芯片通信是目前高端服務(wù)器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)，可以有效增加數據吞吐能力，并減少物理空間、網(wǎng)絡(luò )復雜度、開(kāi)關(guān)及線(xiàn)纜的用量和能耗。

　　補充信息

　　刀片服務(wù)器是指在標準高度的機架式機箱內可插裝多個(gè)卡式的服務(wù)器單元，是一種實(shí)現高可用高密度(HAHD)的低成本服務(wù)器平臺，為特殊應用行業(yè)和高密度計算環(huán)境專(zhuān)門(mén)設計。刀片服務(wù)器就像“刀片”一樣，每一塊“刀片”實(shí)際上就是一塊系統主板。刀片式服務(wù)器已經(jīng)成為高性能計算集群的主流，在全球超級500 強和國內100強超級計算機中，許多新增的集群系統都采用了刀片架構。采用刀片服務(wù)器可以極大減少所需外部線(xiàn)纜的數量，可大幅降低由于線(xiàn)纜連接故障帶來(lái)的隱患，提高系統可靠性。