根据「Nature」网站报导,一项由人工智慧(AI)加速的矽光子慢光技术取得革命性进展,成功在标准矽光子平台上实现了单通道每秒 400 Gbps 的光传输速率,创下了该领域的最高纪录。这项成果不仅突破了纯矽材料的传输瓶颈,更为下一代1.6 TbE甚至3.2 TbE的超高速光互连介面提供了关键解决方案。
矽光子技术因其与现有半导体 CMOS 制程高度相容,具备低成本、大规模生产的潜力,被视为数据中心光互连的核心技术路线。然而,传统的纯矽光调变器受限於材料的物理特性,长期面临着频宽与效率难以兼顾的困境,传输速率的提升趋於缓慢,这也引发了业界对其能否满足未来超高速场景的担??。
为克服此限制,研究团队提出了一种创新的解决方案,结合了先进的硬体设计与尖端的AI演算法。
在硬体方面,团队采用标准矽光子制程,在绝缘层上覆矽(SOI)平台上开发出一款8通道的高密度波分复用(WDM)「矽基慢光调变器(Si-SLM)」晶片。此创新设计有效缓解了纯矽调变器的频宽效率权衡问题,使其在仅 1550 奈米波段附近,便展现出高达90 GHz的电光频宽、0.82 V?cm的优异调变效率,以及 7 奈米的宽光学通道。
在软体方面,团队引入了「人工神经网路(ANN)等化器」来处理讯号。在超高速传输中,讯号会因非线性调变及材料特性而产生严重失真,传统的线性等化器对此束手无策。而AI等化器能以更复杂的多层次模型学习并补偿这些非线性失真,能精准还原讯号品质。
结合这两项创新,该团队成功利用业界标准的PAM-4(四阶脉冲振幅调变)讯号格式,实现了单一波长400 Gbps的光传输。其8通道晶片总传输容量高达3.2 Tbps,晶片上的数据速率密度达到惊人的每平方毫米 1.6 Tb/s。
此外,该传输链路无需额外的独立波长调校及热电冷却平台(TEC),大幅降低了系统的功耗与建置成本。这项研究不仅证明了标准矽光子平台在3.2 TbE光互连世代的巨大潜力,也彰显了AI技术可为硬体带来前所未有价值。