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» 2018年08月27日 13時30分 公開

福田昭のデバイス通信(160) imecが語る最新のシリコンフォトニクス技術(20):光送受信器の構造と性能向上手法 (1/2)

光送受信器の構造と性能向上(スケーリング)について解説する。性能向上の手法は主に、高速化、多値化、多チャンネル化の3つの方向性がある。

[福田昭,EE Times Japan]

インターポーザーに光送受信器の構成部品をまとめて搭載

 半導体デバイス技術に関する国際会議「IEDM」では、カンファレンスの前々日に「チュートリアル(Tutorial)」と呼ぶ技術セミナーを開催している。2017年12月に開催されたIEDMでは、6件のチュートリアルが開催された。

 その中から、シリコンフォトニクスに関する講座「Silicon Photonics for Next-Generation Optical Interconnects(次世代光接続に向けたシリコンフォトニクス)」が興味深かったので、その概要をシリーズでお届けしている。講演者は、ベルギーの研究開発機関imecのJoris Van Campenhout氏である。

 なお講演の内容だけでは説明が不十分なところがあるので、本シリーズでは読者の理解を助けるために、講演の内容を適宜、補足している。あらかじめご了承されたい。

 前回前々回では、光源である半導体レーザーとシリコン光導波路を結合する技術をご紹介した。今回は、光送受信器(光トランシーバー)の構造(アーキテクチャ)と性能向上(スケーリング)手法を解説する。

 光送受信器(光トランシーバー)は、光源である半導体レーザー(単体あるいはアレイ)とやシリコン光導波路、シリコン光変調器、光変調用シリコンCMOS回路チップ、光受信器(フォトダイオード)、光ファイバー(単体あるいはアレイ)、基板となるシリコンインターポーザーなどで構成される。

 そして光送受信器のモジュールと、電気信号のスイッチであるASICあるいはFPGAは、1つのパッケージにまとめて収容される。

光送受信器の構造。上は断面構造図。シリコンインターポーザーに全ての部品を載せている。下は光送受信器とスイッチIC(ASICあるいはFPGA)を1つのパッケージにまとめた構造の図面。出典:imec(クリックで拡大)
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