100-400GbE硅光子专用驱动与放大器芯片
项目成熟阶段(选择):□孵化期 √生长期 □成熟期
概况:数据中心和高性能计算机需要高密度、高带宽和低功耗的数据互联,硅光子被认为光互联的颠覆性技术,它在硅基CMOS工艺中集成光子器件和电子电路,为100-400G光互联提供光/电数据接口收发芯片。我国硅光子器件迅速发展,初步具备了设计与加工能力;但配套集成电路仍处空白,无法支撑光互联产业化。硅光子专用电路主要包括驱动器(DRIVER)和放大器(TIA)芯片:其中DRIVER驱动光调制器,完成发射端电光转换;TIA接收光探测器光电流,完成接收端光电转换。除此之外,两芯片还负责电接口串行/并行相互转换以及信号带宽均衡。CMOS DRIVER与TIA芯片,具备低成本、低功耗和高集成度的优势;易于大批量生产并可与DSP等数字处理电路集成在同一硅片上,未来具有更大的应用潜力。
技术特点:
提出一种CMOS分布式推挽结构驱动技术,实现一款单路56Gb/s数据率的DRIVER芯片,具备差分4VPP电压摆幅并可驱动40-50ohm MZ(或EAM)调制器,功耗低于800mW。提出一种Baud-rate采样的PAM4数据与时钟恢复(CDR)技术,在CMOS工艺下实现一款PAM4 CDR芯片和一款PAM4 TIA芯片,实测最高支持51Gb/s的PAM4输入,前端线性增益50dB,PAM4信号误码率在10-9以下,分别消耗不超过400mW功耗。
专利情况:
授权美国专利2项。未来计划在Driver架构、自适应均衡器电路、TIA架构、高速PAM4 CDR方向继续部署和申请多项专利。
市场分析及应用情况:
硅光子专用DRIVER和TIA芯片目前最大需求在于数据中心有源光缆模块和板卡,未来2-3年增长点在于5G通信蜂窝式基站的光纤互联设备。随着硅光子加工平台的成熟,光子器件将呈现模块化和通用化,因此光模块产品的差异化将来源于电子芯片。目前国内主要厂商(光迅、海信和旭创等)尚不具备电芯片研发能力,而华为海思等传统电芯片企业尚未深度涉足此领域,因此硅光专用DRIVER和TIA芯片存在较大的市场蓝海。
合作方式:技术入股。
产业化所需条件:
需要继续进行高速DRIVER和TIA芯片的研发,需要进一步投入研发环境,包括一定面积的办公和实验室、用于芯片设计的服务器、设计EDA软件、芯片测试仪器等。资金投入约2000-3000万,芯片研发团队5人,系统开发团队5人,另配商务、销售等人员5人。