比利时微电子研究中心（imec）宣布成功展示一款带宽超过110GHz的C频段锗硅（GeSi）电致吸收调制器（electro-absorption modulator，简称为EAM），该组件在imec研发的12英寸硅光子平台上制造。

Imec表示，新的调制器达到每信道400Gb/s的网络传输率，并为紧凑设计、低延迟和高能源效率进行优化，为新一代光学强度调制直接侦测（IM/DD）链路创建基础，这些链路通过简易且具成本效益的方式为数据中心机架与刀锋服务器创建互联。这项技术将是满足AI应用需求的关键，这些应用依赖更快速、更高效的机器学习训练。

Imec指出，人工智能（AI）应用──还有驱动这些应用的机器学习（ML）训练，需要能够几乎即时响应来交换巨量数据的运算架构。要满足这项挑战就需要在数据中心机架和刀锋服务器之间创建短距离且垂直扩展型的内连，提供最小延迟与单信道400Gb/s的位元传输率 （现已普遍当作为未来就绪的部署基准。） 由电致吸收调制器驱动的光学IM／DD链路成为新兴的关键推手。

设于根特大学的imec研究团队的IDLab实验室研究员Cedric Bruynsteen解释，开发正确的调制器来协助这些光学IM／DD链路一直是一大研究重点，因为常用的技术选项都有缺点。举例来说，薄膜铌酸锂Mach-Zehnder调制器（MZM）提供绝佳的线性度、低光学损耗和超高带宽，但其占版面积大且面临污染挑战，使其与先进CMOS逻辑组件的芯片级集成受阻，挑战其在共封装光学组件（CPO）与光学I／O的未来应用。另一方面，微型环型共振腔调制器提供高集成密度，但需要大量的稳定控制电路，而这会限制其能源效率。

超高带宽、单信道400Gb/s的IM／DD传输与可在C频段组件内部芯片级制造的独特组合以驱动新一代光通信互联。Cedric Bruynsteen强调，我们开发的C频段锗硅电致吸收调制器正面迎击这些挑战。通过充分利用Franz-Keldysh效应，这款调制器达到紧凑设计、高速与低功耗传输。另多亏了其锗硅基础，还能与我们开发的12英寸硅光子平台无缝集成，实现大众市场的可制造性。

Imec的这项成果结合两项世界首创，首次展示在C频段运行的110GHz超宽带锗硅电致吸收调制器，以及首次利用硅基电致吸收调制器来实现单信道400Gb/s的网络传输率。这项创举基于组件集成与系统级这两方面累积超过10年的研发进展。在组件集成方面，imec研究人员优化了占板面积尺寸、掺杂方案与磊晶增长制程。在系统方面，他们开发了稳健的传输设置，借此展现这款电致吸收调制器具备在四阶脉冲振福调制（PAM-4）IM／DD链路内实现单信道400Gb/s网络数据传输的性能。

Imec进一步指出，这些成果清晰刻画了我们这款锗硅电致吸收调制器在实现新一代垂直扩展型光通信互联的潜力。不过有趣的是，这款调制器本身不曾是我们测试带宽的限制因素，把我们带宽上限设在110GHz的是测量设备。因此，通过取得更高频的测量工具，下一步是揭开这款组件的真正带宽限制，并评估其在数据中心那样的高温状态下所展现的性能。同时，imec正在8英寸与12英寸硅光子平台将这款锗硅电致吸收调制器开放给合作伙伴，让他们探索该组件用于AI训练研发园区内部垂直扩展型网络的发展潜力。

(首图来源：imec)