データセンタ・情報通信機器のデータ通信を低消費電力で

未来を
切り拓く
基礎研究
E－5
シリコンプラットフォームによる超低消費電力光回路
データセンタ・情報通信機器のデータ通信を低消費電力で
現在、通信容量の増大に伴う短距離通信の光リンク化のため、低消費電力化・低コスト化を同時に実現する技術の開発が必須となって
います。NTT研究所ではSi*1基板上へのInP*2系薄膜の直接接合・結晶成長技術を開発し、Si基板上の異種材料・光電子回路融合に向け
た集積化技術の開発を行っています。本Siプラットフォーム技術にて超低消費電力で動作する単一モード直接変調レーザを実現しました。
特
NTT研究所のターゲット・・・ CPU内～短距離通信を光で！
1 km
データセンタ内
100 m
距離
10 m
1m
薄膜レーザ
オフチップ
ラック間
10 cm
1 cm
1 mm
フォトニック結晶レーザ
徴
■ 圧倒的な経済性を有するSi-LSI*8製造技術の活用をめざし、
大口径Si基板とアクティブ光材料である化合物半導体基板を
異種材料融合
■ Si系材料だけでは実現し得ないアクティブ光回路を集積
DFB section
薄膜DFB*3レーザ
n-InP
n-InP
Active core
(buried) SiO
p-InP
SiO2
Si
2
消費電力：132 fJ/bit，伝送距離：10 km
SiOx導波路集積
InGaAlAs 3-QW
LEAP*4レーザ
1.7 x 0.3 x 0.15 µm3
n-InP
p-InP
InP
p-InP
InP
SiO2
Si
SiO2
Si
閾値電流：31 µA
世界最小値＠on Si LD
8-ch LD array
 データセンタ向け薄膜DFBレーザとチップ内/間通信向けフォト
ニック結晶レーザ
 VCSEL*9級の低消費電力を実証 (DFBレーザ)
 世界最小しきい値電流 (LEAPレーザ)
■ アクティブ光回路とパッシブ光回路の融合集積技術
 レーザとシリコン系導波路の集積により、光ファイバとの低損
失結合
利用シーン
2.0 mm
薄膜DFBレーザ集積化
8-ch LD array x 4
■ 光を微小領域に閉じ込める半導体微細構造によりシリコンプ
ラットフォームにて超小型レーザを実現
■ データセンタ等のラック間、ボード間の光配線
ファイバ結合損失：2.7 dB
*1 Si: Silicon（シリコン）、*2 InP: Indium-Phosphide（インジウムリン）、*3 DFB: Distributed-feedback（分布帰還型）、*4 LEAP: Lambdascale Embedded Active region Photonic crystal（波長サイズ埋込み活性層フォトニック結晶レーザ）、*5 DBR: Distributed Bragg Reflector（
分布ブラッグ反射鏡）、*6 DR: Distributed Reflector（分布反射鏡）、*7 SSC: Spot size converter（スポットサイズ変換器）、*8 LSI: Largescale integration（大規模集積化）、*9 VCSEL: Vertical cavity surface emitting laser（垂直共振器面発光レーザ）
■ ルータ、サーバなどの情報通信機器内のチップ内・チップ間通
信用光送信機
〈問い合わせ先〉[email protected]
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