Marvell硅基光电子及异质集成技术的创新突破：面向人工智能应用的光引擎

1/19/2024，光纤在线讯，据逍遥科技整理，Marvell公司最近发布了其最新的硅基光电子平台，该平台将数百个组件集成到一个用于人工智能应用的光引擎中。该光引擎利用了Marvell收购的Inphi公司的技术，并以其前几代COLORZ光学模块为基础。有望实现每通道 200G 的性能，每比特能效低于 10 皮焦耳。本摘要分析了该光引擎的性能、应用以及 Marvell 硅基光电子技术的发展轨迹。

     在 2023 年行业分析师日上，Marvell 展示了其在封装硅基光电子技术方面取得的进展，以提高未来处理器的 I/O 容量和覆盖范围。这在很大程度上依赖于其收购的 Inphi 公司的技术，该公司专注于高速光学领域。Marvell展示了专为人工智能工作负载定制的下一代硅基光电子光引擎。该引擎具有每通道200G的性能和破纪录的能效，彰显了Marvell在光子技术领域的领先地位。


图 1. Marvell人工智能硅基光电子引擎

COLORZ 产品演进
     Marvell 最新光引擎的关键组成部分是源自 Inphi 的 COLORZ 系列光模块。COLORZ 100是开创性的100G ZR互连解决方案，现已广泛部署于微软的数据中心。这项经过现场验证的技术为后续产品的提速开拓了路线。COLORZ 400的运行速度为400G，而COLORZ 800则利用800G硅基光电子技术和数字信号处理技术在单通道上实现800G传输。根据Marvell的技术路线图，通过进一步增强硅光子技术，可将COLORZ的总带宽扩展到3.2T，共16条信道。


图 2. Marvell的硅基光电子COLORZ 100 至 COLORZ 800


图 3. Marvell的3.2T硅基光电子光引擎

硅基光电子光引擎概述
     Marvell 专门针对人工智能工作负载设计了新型硅基光电子光引擎。将包括激光器在内的数百个组件直接集成到封装中，从而提高了可靠性。该引擎的带宽和效率在同类产品中处于领先地位，传输速度超过1 Tbps，每比特耗电不到10微焦耳。这些性能部分依靠硅通孔来连接封装中堆叠的元件。Marvell将以轻型引擎的形式销售该产品，合作伙伴可以将其集成到光模块中，或与处理器和交换机共同封装。


图 4.硅基光电子光引擎

     
图 5.硅基光电子光电共封装(CPO)示例

光引擎应用
     Marvell 的光引擎具有极高的带宽和效率，非常适合人工智能应用的高计算和数据传输需求。其设计既可作为独立光学模块的组件，也可通过共封装光学器件集成到更大的芯片封装中，从而实现灵活部署。作为光学引擎，可以为 800G 插拔式等下一代模块提供动力。作为一种共封装解决方案，它使设备能够消除驱动非封装信号的低效率。例如，交换机可以嵌入这些引擎，直接与输入光学器件连接，而无需 PCB 线路。

结论
     Marvell的新型硅基光电子光引擎充分利用了Marvell通过收购Inphi获得的丰富专业以及自身的芯片设计能力。该引擎集成了关键的光学元件，在吞吐量和效率方面实现了新的里程碑，彰显了Marvell在硅基光电子领域的领先地位。虽然最初的目标是人工智能，但有助于在整个数据中心实现即将到来的带宽扩展浪潮和更强大的协同封装光学器件。随着行业推动连接速度的加快和封装的增加，Marvell凭借该平台可以为未来系统提供光子引擎。

参考资料：https://www.servethehome.com/marvell-silicon-photonics-light-engine-for-ai-marvell-analyst-day-2023/

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