OFC2024: Intel发布最新optical IO进展

OFC 2024已经开始，各家公司都在周一见，给出自己一年来的成绩单，争相报道自己的最新成果。这篇笔记介绍下Intel在optical IO的最新进展，先睹为快。原文链接见https://community.intel.com/t5/Blogs/Tech-Innovation/Artificial-Intelligence-AI/Intel-Shows-OCI-Optical-I-O-Chiplet-Co-packaged-with-CPU-at/post/1582541。

Intel并没有直接沿用optical IO的命名，而是采用了一个新的名词optical compute interconnect(OCI)，即计算光互联，利用光连接实现计算芯片的互联。整体的芯片封装形式如下图所示。

OCI芯粒采用3D封装的形式，PIC倒装在EIC上，并通过EIC中的TSV进行芯片竖直方向上的供电与信号互联。PIC中包含激光器、调制器、探测器、Demux、SOA、Vgroove等，EIC中包含SerDes、driver、TIA等。EIC与XPU芯片放置在同一个基板上，两者间通过直驱或者UCIe接口的方式进行互联。PIC的光口采用可插拔光连接器，具体细节可以参看小豆芽先前的笔记(Intel的可插拔光连接器揭秘)。封装好的OCI模块外观如下图所示，与OCI相连的是一颗CPU芯片。

具体来说，单颗PIC上有64条光学通道，单链路的信号速率为32Gbps，对应PCIe 5的速率要求。整体的信号带宽为2Tbps(双向带宽为4Tbps)。系统共含有8根输出光纤，每根光纤包含8个DWDM波长的光信号，光谱分布如下图所示，波长间隔为200GHz。输出光功率数值图片中看不太清楚，可能是-5dBm左右。

PIC内部的具体光路图可以参考Intel的另一篇报告。整个PIC可以细分为5个功能模块，包括激光器阵列、2x1光开关阵列、MRM阵列、monitorPD和输出光口。激光器位于PIC的中央，每颗激光器都留有一个冗余，作为备胎，可以通过MZI进行选择。MRM位于芯片左侧，输出光口处通过Vgroove与FA连接。

以下是Intel OCI与Ayar Labs的TeraPHY芯片的技术指标对比。两家都选择了MRM方案，信号速率都是32Gbps, 都没有选择更高的信号速率，而是发挥多波长的优势，提升总体带宽。主要原因应该是提升单通道的速率，对电路要求更高，反而会带来更大的功耗。两家都采用了8组波长，波长间隔略有差别。模块的整体带宽都为2Tbps。相比较而言，Ayar Labs的TeraPHY已经进入到小批量送样阶段，而Intel的OCI模块还处于demo阶段，且只包换Tx端，整个链路的性能还没有披露。

简单总结下，Intel利用其硅光平台的特色，发挥其在片上激光器与微环调制器这两个方面多年的积累，将会在OFC 2024现场演示其OCI技术。Intel的片上集成激光器已经在其量产硅光光模块上得到验证，性能和可靠性都经过了考验。使用片上集成激光器可以实现晶圆级的生产、测试等，优化了激光器相关的封装流程，降低激光器的芯片成本以及相应的封装成本。Intel在MRM相关的PIC/EIC设计上也是积累很多，并且有一些特殊的加工手段来保证共振波长的一致性。Intel能否后发先至，充分发挥其硅光平台优势，引领optical IO领域，实现计算光互联技术的突破与广泛应用？

文章中如果有任何错误和不严谨之处，还望大家不吝指出，欢迎大家留言讨论。