de.wedoany.com-Bericht: STMicroelectronics verstärkt sein Engagement im Bereich der Siliziumphotonik und erhofft sich Wachstumsimpulse durch die starke Nachfrage nach optischen Netzwerktechnologien in Rechenzentren für künstliche Intelligenz (KI). Das Unternehmen arbeitet derzeit mit Kunden in den USA und China zusammen, um seine Marktposition zu stärken.
Park Joong-ho, Direktor von STMicroelectronics, gab am 24. Juni auf einer Konferenz zu optischer Kommunikation und Verbindungstechnologie für KI-Rechenzentren im Posco Tower Yeoksam in Seoul bekannt, dass das Unternehmen seit fast einem Jahrzehnt an der Siliziumphotonik-Technologie arbeite, die Nachfrage nach einer großflächigen Bereitstellung von Hochleistungs-Optokommunikation sei jedoch zuvor nicht stark gewesen. Er erklärte, dass mit KI-Modellen und Rechenzentrumsinfrastrukturen, die inzwischen die Gigawatt (GW)-Ebene erreicht hätten, die optische Kommunikation zu einer grundlegenden Schlüsseltechnologie geworden sei.
Neben traditionellen Kerngeschäften wie Mikrocontrollern (MCU) und Leistungshalbleitern erzielt STMicroelectronics seit kurzem auch Einnahmen aus photonischen integrierten Schaltkreisen (PIC). Park Joong-ho erläuterte, dass einer der größten Hersteller von optischen Transceivern in China kürzlich den PIC100-Chip bestellt habe. Der Auftragswert entspreche etwa 5 % bis 10 % des Jahresumsatzes des Unternehmens. Park Joong-ho wies darauf hin, dass das Produkt zwar noch nicht vollständig in die ausgereifte Massenproduktion übergegangen sei, der Kunde jedoch eine starke Kooperationsbereitschaft gezeigt habe, den gesamten Entwicklungsprozess gemeinsam zu durchlaufen und Herausforderungen gemeinsam zu bewältigen. Diese optischen Transceiver, die elektrische in optische Signale und umgekehrt umwandeln, verdeutlichen die starke Nachfrage nach photonischen Chips.
Der PIC100 ist ein hocheffizientes Siliziumphotonik-Bauelement auf Basis einer 300-mm-Wafer-Plattform. Es integriert optische Modulatoren zur Umwandlung digitaler Informationen, Fotodetektoren zum Empfang von Signalen sowie passive Komponenten wie Silizium- und Siliziumnitrid (SiN)-Wellenleiter auf einem einzigen Chip. Diese Architektur reduziert die Anzahl der Komponenten und den Stromverbrauch und erhöht gleichzeitig die Zuverlässigkeit. Zuvor hatte STMicroelectronics bereits Vorgängermodelle wie PIC10, PIC20 und PIC50 entwickelt. Der optische Modulationsteil des Chips verwendet einen schnellen Mach-Zehnder-Modulator (MZM) mit einer optimierten p-n-Übergangsstruktur. Durch die deutliche Reduzierung des Widerstands während der Signalübertragung überschreitet die elektrische und optische Bandbreite des Bauelements 50 GHz. Eine höhere Bandbreite ermöglicht die Umwandlung von mehr elektrischen in optische Signale. Wenn ein schnelles elektrisches Signal angelegt wird, verändert der schnelle Auf- und Abbau der Ladungsbarriere am p-n-Übergang subtil die Phase des Lichts, das durch den benachbarten Wellenleiter läuft, wodurch die elektro-optische Umwandlung erreicht wird.
Auf der optischen Signalempfangsseite integriert das Bauelement eine für die hochempfindliche Detektion optimierte Germanium-Silizium-Fotodiode. Die Bandbreite des Fotodetektors erreicht 80 GHz und übertrifft damit die des optischen Modulators. Die Datenübertragungsrate pro optischem Kanal beträgt 200 Gbit/s und ist für zukünftige Geschwindigkeiten von 400 Gbit/s ausgelegt. Die optischen Kopplungsverluste zwischen Chip und Glasfaser werden unter 1 Dezibel (dB) gehalten. Um die Leistung weiter zu steigern, setzt STMicroelectronics den PIC100 in Verbindung mit dem B55X Electronic Integrated Circuit (EIC) ein. Der B55X übernimmt Funktionen wie die Steuerung der Laserquelle und die Verarbeitung elektrischer Signale. Er basiert auf einer 55-nm-BiCMOS-Plattform, die Bipolartransistoren (BJT) und Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS)-Bauelemente auf einem gemeinsamen Substrat integriert und so die hohe Geschwindigkeit und Leistung von BJT mit der Integrationsdichte und Energieeffizienz von CMOS vereint. Der B55X kann elektrische Signale im Bereich von 400 GHz bis 500 GHz effizient verarbeiten.
STMicroelectronics hat eine 3D-Architektur ähnlich der von High Bandwidth Memory (HBM) übernommen und den PIC100 mit dem B55X durch Silizium-Durchkontaktierungen (TSV) und Mikro-Bump-Verbindungstechnologie vertikal gestapelt, um einen leistungsstarken optischen Motor zu schaffen. Dieses Design minimiert Signalverluste und ermöglicht durch Co-Packaged Optics (CPO)-Technologie eine hohe Integration mit Central Processing Units (CPU) und Graphics Processing Units (GPU). Park Joong-ho erwähnte, dass der rasche Aufstieg des Siliziumphotonik-Marktes das Interesse der Investoren deutlich gesteigert habe und der Aktienkurs von STMicroelectronics innerhalb weniger Monate um etwa das Vierfache gestiegen sei. Er erwartet, dass der Anteil der Siliziumphotonik-Technologie am Markt für optische Transceiver in den kommenden Jahren weiter zunehmen werde. Im letzten Jahr hatte STMicroelectronics bekannt gegeben, dass es eng mit Amazon Web Services (AWS) zusammenarbeite, um die PIC100-Technologie in Rechenzentrumsanwendungen einzusetzen.
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