【導讀】PIC100 是意法半導體的首個矽光子技術，是在300 毫米晶片上製造的以高能效為亮點的PIC（光子集成電路）
，每通道數據速率達到200Gbps
，未來甚至有望實現更高的帶寬。事實上
，此次發布意義重大，因為它開啟了一係列光子集成電路的先河， ST還計劃推出更多的後續技術，助力數據中心、人工智能服務器集群和其他光纖網絡設備提升能效。目前，許多可插拔光收發器都在使用ST的 BiCMOS B55 芯片，因此ST對市場有一定的了解。利用意法半導體的能效更高的 PIC製造技術和下一代55 納米矽鍺芯片B55X，可插拔光收發器廠商將會在市場上樹立新的能效和性能標杆，這對於推廣普及傳輸速度更快的通信標準至關重要。

PIC100 是意法半導體的首個矽光子技術，是在300 毫米晶片上製造的以高能效為亮點的PIC（光子集成電路），每通道數據速率達到200Gbps，未來甚至有望實現更高的帶寬。事實上，此次發布意義重大

，因為它開啟了一係列光子集成電路的先河
， ST還計劃推出更多的後續技術，助力數據中心、人工智能服務器集群和其他光纖網絡設備提升能效。目前，許多可插拔光收發器都在使用ST的 BiCMOS B55 芯片，因此ST對市場有一定的了解。利用意法半導體的能效更高的 PIC製造技術和下一代55 納米矽鍺芯片B55X
，可插拔光收發器廠商將會在市場上樹立新的能效和性能標杆
，這對於推廣普及傳輸速度更快的通信標準至關重要。

PIC100: 性能與能效的平衡

散熱難題

凡是接觸過光纖通信的人都知道
，可插拔光模塊在短時間之內溫度升高。根據 Effect Photonics的數據，雖然可插拔模塊的功耗從2010 年開始穩步下降
，但從 2022 年(nian)開(kai)始(shi)呈(cheng)現(xian)上(shang)升(sheng)趨(qu)勢(shi)。隨(sui)著(zhe)通(tong)信(xin)帶(dai)寬(kuan)大(da)幅(fu)提(ti)升(sheng)
，其(qi)溫(wen)度(du)變(bian)得(de)更(geng)加(jia)難(nan)以(yi)控(kong)製(zhi)。問(wen)題(ti)是(shi)，服(fu)務(wu)器(qi)處(chu)理(li)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)和(he)其(qi)他(ta)數(shu)據(ju)密(mi)集(ji)型(xing)應(ying)用(yong)需(xu)要(yao)更(geng)大(da)的(de)數(shu)據(ju)吞(tun)吐(tu)量(liang)
，而(er)高(gao)溫(wen)會(hui)導(dao)致(zhi)嚴(yan)重(zhong)的(de)問(wen)題(ti)，例(li)如(ru)性(xing)能(neng)下(xia)降(jiang)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)降(jiang)低(di)等(deng)。此(ci)外(wai)，數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)致(zhi)力(li)於(yu)提(ti)高(gao)可(ke)持(chi)續(xu)性(xing)和(he)能(neng)效(xiao)，而(er)光(guang)模(mo)塊(kuai)的(de)發(fa)展(zhan)趨(qu)勢(shi)卻(que)與(yu)這(zhe)些(xie)目(mu)標(biao)背(bei)道(dao)而(er)馳(chi)；因為光模塊的熱耗散現象更加嚴重，而對傳輸速率的要求越來越高。

PIC100解決方案降低損耗

PIC100 提高可插拔光模塊的能效

為了提高能效

，PIC100 采用了0.4dB/cm損耗的矽波導設計和0.5 dB/cm損耗的氮化矽波導，目前這兩項指標都處於業內領先水平。此外

，PIC100 還配備了帶寬 50 GHz 的馬赫-曾德爾光調製器 (MZM) 和高達 80 GHz 的高速光電探測器。簡而言之

，PIC100 的獨特之處在於所有這些先進器件都在 300 毫米晶片上采用晶圓堆疊技術製造。

能neng效xiao是shi我wo們men采cai用yong邊bian緣yuan耦ou合he器qi的de原yuan因yin之zhi一yi。很hen多duo廠chang家jia傾qing向xiang於yu使shi用yong光guang柵zha耦ou合he器qi
，因yin為wei它ta可ke以yi節jie省sheng測ce試shi和he初chu始shi對dui準zhun工gong序xu成cheng本ben。例li如ru，光guang柵zha耦ou合he器qi支zhi持chi晶jing圓yuan級ji測ce試shi，並bing且qie安an裝zhuang更geng加jia靈ling活huo。然ran而er
，光guang柵zha耦ou合he器qi的de散san射she率lv高gao，耦ou合he器qi與yu光guang纖xian的de匹pi配pei度du低di
，這zhe些xie缺que點dian導dao致zhi損sun耗hao更geng大da。通tong過guo采cai用yong邊bian緣yuan耦ou合he器qi

，我wo們men可ke以yi提ti高gao光guang纖xian模mo式shi與yu片pian上shangSiN波導的匹配度
，從而實現損耗低於1.5 dB的高能效耦合
，能效遠高於光柵耦合器。

意法半導體的300 mm晶圓廠

晶圓圖示

此外，PIC100 不僅擁有同類中一流的性能和能效，而且還在意法半導體法國克羅爾 (Croll) 300 毫米晶圓廠生產


，在更大的晶片上製造芯片讓這項技術有更好的成本效益

，為更多的客戶所用。由於意法半導體是一家 垂直整合芯片製造商，擁有自營生產線和光刻技術專長
，全盤掌握供應鏈，有能力大規模生產先進的PIC產品，這也是推出 PIC100 的de另ling一yi個ge原yuan因yin。隨sui著zhe數shu據ju中zhong心xin對dui光guang子zi集ji成cheng器qi件jian的de依yi賴lai度du越yue來lai越yue高gao，意yi法fa半ban導dao體ti在zai光guang子zi集ji成cheng技ji術shu領ling域yu擁yong有you獨du天tian得de厚hou的de優you勢shi
，能neng夠gou提ti供gong高gao能neng效xiao的de器qi件jian
、產能和高性價比的解決方案。

意法半導體的 PIC：矽光技術在數據中心市場上的發展前景

一條通向1.6Tb/s 收發器的升級捷徑

意法半導體的客戶已經在研發 800Gb/s 和 1.6Tb/s 的可插拔光纖模塊，此時發布PIC100可謂意義重大。同時，ST計劃從 2025 年下半年開始備產，提升產能。因此
，此次發布標誌著一個新時代的開始，設備製造商已經開始利用意法半導體的 PIC 技術開發每通道 200Gbps 的可插拔光纖收發器。QSFP56光纖模塊遭遇缺芯問題，我們的新器件有助於緩解缺貨問題
，並為接口從100G到 400G的升級提供一個中間過渡階段，幫助數據中心逐步升級改造基礎設施。因此，AWS 正在與意法半導體和領先的光模塊供應商合作，使用 PIC100技術為其數據中心開發光纖模塊。

每通道400Gbps和 GPU光纖連接路線圖

雖然目前尚未公布新產品的發布日期
，但是，意法半導體承諾研發每通道400Gbps的 PIC產品，與現代數據中心同步發展。隨著人工智能訓練所用的信息量日益提高
，GPU數據處理的大規模並行化趨勢需要連續穩定的海量數據流，開發速度更快、能效更高的光收發器成為重中之重。因此，可插拔模塊製造商可以放心地繼續購買意法半導體的PIC器件，繼續使用其芯片設計未來幾代產品。

此外，為了進一步提高能效，意法半導體即將推出BiCMOS B55X。新一代產品取代現有的BiCMOS B55
，采用矽鍺材料和 55 nm工藝製造，進一步提升了能效。與使用 PIC100 和其他品牌的 BiCMOS 的光收發器係統相比，基於 PIC100 和 B55X的解決方案可以提升能效約15%。意法半導體還在開發矽通孔 (TSV) 連接技術和小型光調製器
，以便開發者能夠使用我們的 PIC芯片設計GPU光纖輸入輸出，利用芯粒封裝技術實現高速通信應用。

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