超低消費電力型光電子集積サーバを 実現する光エレクトロニクス実装基盤技術 Key Words Silicon photonics, Low-power consumption 概 要 シリコンフォトニクス技術を用いた25 Gbps高速伝送可能な4～12ch の超小型光トランシーバ/レシーバチップ（光I/Oコア）により、300 m 以上の伝送及び5 mW/Gbpsの低消費電力を実現。 プロジェクトの概要 電気回路と光回路の特徴を生かした光エレクトロニクス実装システム技術を開発することにより、情報機器 の小型化と低消費電力化を実現し、システムレベルでの光配線技術の有効性を実証する。 ・ 現状の電気配線に比べ、消費電力1/10、 実装面積1/100、配線密度10倍を実現する 冷却ファン （15％） CPU/メモリ 電源 （40％） （25％） IOドライブ PCIカード （20％） 39％ 削減 ・ 現状のサーバラックをボードサイズまで IOドライブ PCIカード （2％） 小型化（on-board データセンタ）するとともに、 冷却 電源 ファン （15％） （11％ ） 消費電力を30%削減する サーバの電力削減目標の試算 超小型光チップ 25 Gbps 超小型光トラン シーバ/レシーバ光I/Oコア 基本仕様 光源波長1.3 m、25 Gbps/ch、 4～12ch構成、MMF接続 用途 近距離(500 m以内)、AOC、 オンボード、インターポーザ CPU/メモリ （33％） WDM集積 光チップ用フィルタ ONU光チップを実装した 小型送受信モジュール 基本仕様 光源波長1.55 m帯 (4波長)、 25 Gbps/ch、4波長多重構成、 SMF接続 用途 ＣＰＵ間から2 km程度までの長距 離、AOC、通信用途 基本仕様 光源波長1.3 m、1.55 m(2波長)、 1 Gbps/ch、 SMF接続 用途 GEPON、 10GEPON 1.8 mm x 2.3 mm 波長合分波 フィルタ 125 μm x 210 μm 光入出力 Normalized Trans. [dB] PD モジュール断面 0 Si細線 LD 光導波路 -5 本PJ Proposed Intel型 Conv-1 IBM型Conv-2 -10 -15 -6 -4 -2 0 [nm] 2 ONU光チップ 4 モジュール外観 6 本PJ Intel型 IBM型 平坦度(-1, -10dB帯域⽐) 〜0.80 〜0.31 〜0.59 サイズ (mm2) 0.027 0.03 0.113 世界トップ級のスペクトル平坦 性を持つＷＤＭ合分波フィル タを開発 送信波形 （1.25Gbps） 受信波形 （1.25Gbps） 注) AOC: Active Optical Cables, GEPON: Gigabit Ethernet Passive Optical Network, 10GEPON: 10 Gigabit Ethernet Passive Optical Network, MMF: Multi-Mode Fiber, ONU: Optical Network Unit, SMF: Single-Mode Fiber, WDM: Wavelength Division Multiplexing 謝辞： 本研究開発は、国立研究法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の委託事業「超低消費電力型光エレクトロニクス実装シ ステム技術開発」により行われたものです。 技術研究組合光電子融合基盤技術研究所 （ＰＥＴＲＡ） つくば集中研 センター長 最上 徹
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