eng
Просмотры: 548
12.03.2025
В последние годы, с развитием технологий искусственного интеллекта и 5G, которые приводят к увеличению вычислительных мощностей, технология Silicon Photonics снова стала предметом обсуждения в полупроводниковой промышленности.
В связи с растущим спросом на мощные вычислительные устройства в таких областях, как искусственный интеллект, связь и автономные транспортные средства, развитие интегральных схем (ИС) достигло физического предела в соответствии с законом Мура. Как можно преодолеть этот предел? Ответ лежит в области оптики. В настоящее время многие отечественные и международные компании активно внедряют технологию «кремниевой фотоники». Когда электроника встречается с фотонами, это не только решает проблему потери сигнала при передаче, но и считается ключевой технологией, которая может открыть новую эру и потенциально произвести революцию в мире будущего.
С момента зарождения полупроводниковой промышленности её развитие в значительной степени соответствовало прогнозам Гордона Мура — примерно каждые два года количество транзисторов, которые можно разместить на интегральной схеме, удваивалось. Однако по мере того, как размеры микросхем продолжают уменьшаться, архитектура микросхем постепенно претерпевает изменения. Производители полупроводников, в том числе TSMC, Samsung и Intel, стремятся преодолеть закон Мура. Другие компании публично заявили о своей ориентации на зрелые процессы (в отрасли принято делить процессы на 7-нм и ниже, где 7-нм и ниже считаются передовыми процессами) и оптимизацию существующих технологий.
Однако, даже, несмотря на то, что производители расширяют границы закона Мура, что приводит к увеличению плотности транзисторов на единицу площади, при передаче сигналов неизбежно возникают проблемы с потерей сигнала, поскольку микросхемы используют электричество для передачи сигналов. Несмотря на увеличение количества транзисторов, проблемы с энергопотреблением сохраняются. Интегральные схемы (ИС) объединяют миллионы транзисторов на одном чипе, выполняя различные сложные вычисления. С другой стороны, кремниевая фотоника представляет собой интегрированные «световые» волноводы, преобразует «электронные сигналы» в «оптические сигналы» на кремниевой платформе, облегчая передачу как электрических, так и оптических сигналов.
По мере стремительного развития технологий и увеличения скорости обработки данных коммуникация между чипами становится критически важным фактором производительности вычислений. Например, когда ChatGPT только появился, возникали проблемы с задержками и прерываниями в процессе обмена вопросами и ответами, которые были связаны с проблемами передачи данных. Поэтому, поскольку технологии искусственного интеллекта продолжают развиваться, поддержание скорости вычислений является важнейшим аспектом перехода в эпоху ИИ.
Кремниевая фотоника может повысить скорость оптоэлектронной передачи данных, устранив проблемы с потерей сигнала и перегревом, связанные с медными проводниками в современных компьютерных компонентах. Поэтому гиганты полупроводниковой промышленности, такие как TSMC и Intel, уже инвестировали в соответствующие исследования и разработки.
Технология Silicon Photonics, которая заменяет электрические сигналы оптическими для высокоскоростной передачи данных, успешно решает эту проблему, обеспечивая более высокую пропускную способность и более быструю обработку данных. При таком подходе чипам не нужно размещать больше транзисторов на единицу площади или стремиться к меньшим нанометрам и техпроцессам. Вместо этого они могут повысить уровень интеграции и производительности существующих процессов, продолжая развивать технологии.
В ТайванеTSMC активно внедряет технологию кремниевой фотоники. Это говорит о том, что TSMC с оптимизмом смотрит на развитие технологии Silicon Photonics. Ожидается, что в условиях стремительного роста спроса на передачу данных, хранение и вычисления, обусловленного технологиями искусственного интеллекта, Silicon Photonics, несомненно, в будущем станет ключевой технологией для разработки полупроводников.
Отраслевые эксперты утверждают, что Silicon Photonics (SiPh) готова произвести революцию в облачной индустрии, поскольку скорость передачи данных превысила 1,6 Тбит/с. Используя для интеграции совмещённую оптику (CPO), SiPh объединяет оптические компоненты и технологию специализированных интегральных схем (ASIC) в единый модуль, эффективно решая проблемы энергопотребления.
Кроме того, универсальность SiPh подчёркивается его применением в сфере передачи данных, биомедицинских датчиков, LiDAR, высокоскоростной передачи данных для искусственного интеллекта, интеллектуального здравоохранения и автономных транспортных средств, что демонстрирует значительный потенциал. Такой широкий спектр потенциальных применений подчёркивает многообещающее будущее технологии SiPh.
Крупнейшие производители полупроводников, в том числе TSMC, ASE, SunSin и Accton, оптимистично настроены в отношении технологий SiPh и Co-Packaged Optics (CPO).
В области фотонной интеграции TSMC лидирует среди тайваньских производителей. Компактный универсальный фотонный модуль (COUPE) компании обеспечивает гетерогенную интеграцию фотонных интегральных схем (PIC) и электронных интегральных схем (EIC), что приводит к 40-процентному снижению энергопотребления и значительно повышает вероятность внедрения у клиентов.
Технологии производства кремниевой фотоники TSMC включают в себя изготовление двух передовых устройств и их бесшовную интеграцию, как если бы они были одним чипом, с помощью метода гибридного соединения (SoIC). Объединение фотонных и электронных схем — кропотливая задача, требующая точного многофизического проектирования и изготовления. Незначительная ошибка может привести к проблемам с непрерывностью внутри микросхем, что может повлечь за собой дополнительные расходы и задержки в сроках на несколько месяцев.
Таким образом, чтобы решить проблемы и использовать потенциал сверхвысокой пропускной способности кремниевых ПЛИС, TSMC в партнёрстве с Ansys ускорила моделирование методом конечных элементов с помощью виртуальных машин Azure на базе графических процессоров NVIDIA.
TSMC инвестировала в команду исследователей и разработчиков из 200 человек, сотрудничающих с международными клиентами в области совместной разработки.
Компания ASE активно участвует в исследованиях и разработке технологий упаковки SiPh и CPO. Используя передовую платформу упаковки VIPack, компания ожидает значительный рост заказов в 2025 году.
Samsung активно планирует разработку собственной технологии кремниевой фотоники. Компания назвала свои процессы кремниевой фотоники «I-CubeSo» и «I-CubeEo» и работает над соответствующими продуктами.
В 2024 году Intel также заключила партнерское соглашение с японским оператором связи NTT и гигантом в сфере памяти SK hynix о разработке технологии кремниевой фотоники нового поколения.
Однако текущие проблемы, такие как выход годных изделий и стандартизация, остаются нерешёнными. Ожидается, что срок появления ощутимого финансового эффекта от внедрения технологии Silicon Photonics выйдет за пределы 2025 года.
По материалам https://www.trendforce.com/news/2025/03/07/
С момента зарождения полупроводниковой промышленности её развитие в значительной степени соответствовало прогнозам Гордона Мура — примерно каждые два года количество транзисторов, которые можно разместить на интегральной схеме, удваивалось. Однако по мере того, как размеры микросхем продолжают уменьшаться, архитектура микросхем постепенно претерпевает изменения. Производители полупроводников, в том числе TSMC, Samsung и Intel, стремятся преодолеть закон Мура. Другие компании публично заявили о своей ориентации на зрелые процессы (в отрасли принято делить процессы на 7-нм и ниже, где 7-нм и ниже считаются передовыми процессами) и оптимизацию существующих технологий.
Однако, даже, несмотря на то, что производители расширяют границы закона Мура, что приводит к увеличению плотности транзисторов на единицу площади, при передаче сигналов неизбежно возникают проблемы с потерей сигнала, поскольку микросхемы используют электричество для передачи сигналов. Несмотря на увеличение количества транзисторов, проблемы с энергопотреблением сохраняются. Интегральные схемы (ИС) объединяют миллионы транзисторов на одном чипе, выполняя различные сложные вычисления. С другой стороны, кремниевая фотоника представляет собой интегрированные «световые» волноводы, преобразует «электронные сигналы» в «оптические сигналы» на кремниевой платформе, облегчая передачу как электрических, так и оптических сигналов.
По мере стремительного развития технологий и увеличения скорости обработки данных коммуникация между чипами становится критически важным фактором производительности вычислений. Например, когда ChatGPT только появился, возникали проблемы с задержками и прерываниями в процессе обмена вопросами и ответами, которые были связаны с проблемами передачи данных. Поэтому, поскольку технологии искусственного интеллекта продолжают развиваться, поддержание скорости вычислений является важнейшим аспектом перехода в эпоху ИИ.
Кремниевая фотоника может повысить скорость оптоэлектронной передачи данных, устранив проблемы с потерей сигнала и перегревом, связанные с медными проводниками в современных компьютерных компонентах. Поэтому гиганты полупроводниковой промышленности, такие как TSMC и Intel, уже инвестировали в соответствующие исследования и разработки.
Технология Silicon Photonics, которая заменяет электрические сигналы оптическими для высокоскоростной передачи данных, успешно решает эту проблему, обеспечивая более высокую пропускную способность и более быструю обработку данных. При таком подходе чипам не нужно размещать больше транзисторов на единицу площади или стремиться к меньшим нанометрам и техпроцессам. Вместо этого они могут повысить уровень интеграции и производительности существующих процессов, продолжая развивать технологии.
В ТайванеTSMC активно внедряет технологию кремниевой фотоники. Это говорит о том, что TSMC с оптимизмом смотрит на развитие технологии Silicon Photonics. Ожидается, что в условиях стремительного роста спроса на передачу данных, хранение и вычисления, обусловленного технологиями искусственного интеллекта, Silicon Photonics, несомненно, в будущем станет ключевой технологией для разработки полупроводников.
Отраслевые эксперты утверждают, что Silicon Photonics (SiPh) готова произвести революцию в облачной индустрии, поскольку скорость передачи данных превысила 1,6 Тбит/с. Используя для интеграции совмещённую оптику (CPO), SiPh объединяет оптические компоненты и технологию специализированных интегральных схем (ASIC) в единый модуль, эффективно решая проблемы энергопотребления.
Кроме того, универсальность SiPh подчёркивается его применением в сфере передачи данных, биомедицинских датчиков, LiDAR, высокоскоростной передачи данных для искусственного интеллекта, интеллектуального здравоохранения и автономных транспортных средств, что демонстрирует значительный потенциал. Такой широкий спектр потенциальных применений подчёркивает многообещающее будущее технологии SiPh.
Крупнейшие производители полупроводников, в том числе TSMC, ASE, SunSin и Accton, оптимистично настроены в отношении технологий SiPh и Co-Packaged Optics (CPO).
В области фотонной интеграции TSMC лидирует среди тайваньских производителей. Компактный универсальный фотонный модуль (COUPE) компании обеспечивает гетерогенную интеграцию фотонных интегральных схем (PIC) и электронных интегральных схем (EIC), что приводит к 40-процентному снижению энергопотребления и значительно повышает вероятность внедрения у клиентов.
Технологии производства кремниевой фотоники TSMC включают в себя изготовление двух передовых устройств и их бесшовную интеграцию, как если бы они были одним чипом, с помощью метода гибридного соединения (SoIC). Объединение фотонных и электронных схем — кропотливая задача, требующая точного многофизического проектирования и изготовления. Незначительная ошибка может привести к проблемам с непрерывностью внутри микросхем, что может повлечь за собой дополнительные расходы и задержки в сроках на несколько месяцев.
Таким образом, чтобы решить проблемы и использовать потенциал сверхвысокой пропускной способности кремниевых ПЛИС, TSMC в партнёрстве с Ansys ускорила моделирование методом конечных элементов с помощью виртуальных машин Azure на базе графических процессоров NVIDIA.
TSMC инвестировала в команду исследователей и разработчиков из 200 человек, сотрудничающих с международными клиентами в области совместной разработки.
Компания ASE активно участвует в исследованиях и разработке технологий упаковки SiPh и CPO. Используя передовую платформу упаковки VIPack, компания ожидает значительный рост заказов в 2025 году.
Samsung активно планирует разработку собственной технологии кремниевой фотоники. Компания назвала свои процессы кремниевой фотоники «I-CubeSo» и «I-CubeEo» и работает над соответствующими продуктами.
В 2024 году Intel также заключила партнерское соглашение с японским оператором связи NTT и гигантом в сфере памяти SK hynix о разработке технологии кремниевой фотоники нового поколения.
Однако текущие проблемы, такие как выход годных изделий и стандартизация, остаются нерешёнными. Ожидается, что срок появления ощутимого финансового эффекта от внедрения технологии Silicon Photonics выйдет за пределы 2025 года.
По материалам https://www.trendforce.com/news/2025/03/07/
Комментарии читателей
