光电子芯片技术的原理和优势是什么?如何取代传统的 I/O 形式?

据外媒报道,光芯片互连技术初创企业Ayar Labs再获B轮融资,融资金额达到3500万美元。

Ayar Labs 是一家旨在利用新颖的硅处理技术,来开发基于光学互联的高速、高密度、低功耗“小芯片”的初创企业。尽管晶体管的制程仍在不断缩减,但晶体管之间的铜互连,依然是电子产业发展时面临的一个主要障碍。而 Ayar Labs 的技术攻关方向,就是要取代传统的 I/O 形式。

据悉,基于铜互连的电阻电容延迟(RC delay),正在妨碍晶体管的尺寸收缩和速度提升。即便采用了基于屏蔽材料的绝缘体,铜在微观尺度下仍不够可靠。

Ayar Labs 由 Alex Wright-Gladstein、Chen Sun 和 Mark Wade 于 2015 年共同创立,旨在开发利用光(而不是通过铜线传输的电信号)将数据在芯片之间进行传输的新产品。

该公司宣称其解决方案源于 MIT 十年的研究合作,融汇了加州大学伯克利分校、科罗拉多大学和博尔德大学在半导体功率 / 性能改进等方面的技术攻关经验,并且受到了 Lightelligence、LightOn 和 Lightmatter 等初创公司的研究激励。

Ayar Labs 联合创始人(图 via VentureBeat)

与传统电信号传输方案相比,Ayar Labs 的小芯片和多波长激光器不仅产生更少的热量、信号传输的延时更低,且不易受到温度、磁场、噪声变化等情况的影响。

此外这些小芯片可将互连带宽密度提升 1000 倍、同时功耗仅为 1/10,很适合 AI、云、高性能计算、5G、激光雷达等新系统架构的采用。

举个例子,得益于多端口设计(八个光通道),Ayar Labs 的 TeraPhy 小芯片,理论上能够达成数十 TB/s 的带宽。同时这些 TeraPhy 具有高带宽的电接口,以便同硅芯片转接。

Ayar Labs 还设计了一款被称作 SuperNova 的光源,这种光子集成电路可产生 8 / 16 路波长的光信号,支持多路复用、功率分配、以及放大至 8 / 16 路端口输出。

该公司宣称,SuperNova 可提供 256 个数据通道的光信号,最高带宽相当于 8.192 TB/s 。

对于系统集成商来说,这种智能光学 I/O 小芯片使之能够专注于核心功能的集成和制程工艺发展,同时将 I/O 任务交给低功耗、高吞吐量的光学小芯片上,最终实现逻辑与物理连接相融合的新系统形态。

最后本次 B 轮融资由 Downing Ventures、BlueSky Capital 领衔,新投资者包括 Applied Applieds、Castor Ventures、Downing Ventures 和 SGInnovate 联手共同领导,最终再获3500万美元融资。

现有投资者还包括 BlueSky Capital、Founders Fund、GlobalFoundries、Intel Capital、Lockheed Martin Ventures 和 Playground Global,目前总部位于加州圣克拉拉的 Ayar Labs 的融资总额已超过 6000 万美元。

关于光芯片的发展进程

初创公司Ayar Labs结合光学和电子学技术,研制出了速度更快、效率更高的新型光电子芯片,有望提升计算速度,将大型数据中心的带宽提高10倍,并使芯片间通信耗能减少95%,将总能耗降低30%—50%。

实际上,2015年,美国三所大学的研究人员就开发出一款光子芯片,它可以用光来传输数据,速度比过去的芯片大幅提升,能耗也大大减少。

研究者宣称这是第一款成熟的、用光传输数据的处理器。芯片每平方毫米处理数据的速度达到300Gbps,比现有的标准处理器快10倍甚至50倍。


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