Трехмерная фотонная интеграция для сверхнизкоэнергетических и широкополосных межчиповых каналов передачи данных (ENG)

Аппаратное обеспечение искусственного интеллекта (ИИ) позиционируется для раскрытия революционных вычислительных возможностей за счет использования обширных распределенных сетей усовершенствованных полупроводниковых чипов. Однако препятствием для масштабирования ИИ является непропорционально высокая энергия и площадь чипа, необходимые для передачи данных между чипами. Здесь мы представляем решение этой давней проблемы с помощью плотной трехмерной (3D) интеграции фотоники и электроники. Благодаря 80 фотонным передатчикам и приемникам, занимающим общую площадь чипа всего 0,3 мм2, наша платформа достигает на порядок большего количества 3D-интегрированных каналов, чем предыдущие демонстрации. Это обеспечивает как высокую пропускную способность (800 Гбит/с), так и высокоэффективные, плотные (5,3 Тбит/с/мм2) 3D-каналы. Эффективность использования энергии приемопередатчика демонстрируется современными 50 фДж и 70 фДж на передаваемый бит с передающих и приемных интерфейсов соответственно, работающими на скорости 10 Гбит/с на канал. Кроме того, конструкция совместима с коммерческим изготовлением комплементарных металл-оксид-полупроводниковых литейных заводов на пластинах размером 300 мм, что обеспечивает путь к массовому производству. Такие сверхэнергоэффективные, широкополосные каналы передачи данных обещают устранить узкое место в полосе пропускания между пространственно разделенными вычислительными узлами и поддержать масштабирование будущего вычислительного оборудования ИИ.