可扩展多波段WDM光学计算互连体系结构的制作方法

文档序号:44201705发布日期:2025-12-30 21:32阅读:9来源:国知局
技术简介:
本专利针对传统电气互连带宽不足的问题,提出可扩展多波段WDM光学计算互连架构。通过将WDM波长划分为多个波段,利用分离的SOA处理不同波段信号,并结合偏振旋转器与组合器(PRC)实现波段复用/解复用,解决波长扩展带来的串扰和容量瓶颈。采用集成化光子集成电路(PIC)实现高带宽(16-32Tbps)光学链路,提升计算节点间数据传输效率。
关键词:多波段WDM,光学计算互连


背景技术:

1、许多计算应用(诸如机器学习(machinelearning,ml))可以通过计算资源之间更高带宽的通信来增强,因为在各计算节点之间共享计算存储器资源越来越必要。跨处理器(cpu、xpu和gpu)集群共享计算任务优化总计算能力。传统上,集群的计算单元之间的数据连接是电气的,长度上典型地在从几mm到<250m的范围内变化。然而,被称为光学计算互连(opticalcomputeinterconnect,oci)的光学数据连接体系结构正作为在计算和/或存储器节点之间实现tbps聚合链路的可行手段的新兴力量出现。

2、在oci中,密集波分复用(dense wavelength division multiplexing,dwdm)提供了朝向垂直扩展(scale up)和水平扩展(scale out)计算资源、以及进一步实现此类计算资源的分解的可行解决方案。oci可能需要显著增加dwdm中的波长的数量(n),以及增加期望的输入/输出光纤的数量(m),并且还提高光学调制波特率(r),以实现远大于目前的2tbps(8λ*8光纤*32gbaud nrz)链路的总容量(n*m*r)。例如,16tbps oci可能要求对波长进行第一加倍:(16λ*8光纤*128gbps pam4)。32tbps oci可能要求对波长进行另一加倍:(32λ*8光纤*128gbps pam4)。

3、因此,能够实现此类波长扩展的新的oci体系结构、以及这些体系结构的相关联的光子集成电路(photonic integrated circuit,pic)实现方式具有商业意义。


技术实现思路


技术特征:

1.一种装置,包括:

2.如权利要求1所述的装置,进一步包括:

3.如权利要求1所述的装置,其中,所述调制器、所述第一光学波导和所述第二光学波导、所述光学复用器、所述第一soa和所述第二soa集成在包括硅的单个衬底之上。

4.如权利要求1所述的装置,其中,所述第一soa的3db增益带宽不包括所述第二波段内的至少一个波长,并且所述第二soa的3db增益带宽不包括所述第一波段内的至少一个波长。

5.如权利要求1所述的装置,其中,所述光学复用器包括带通滤波器bpf、多模干涉mmi组合器、或偏振旋转器和组合器prc。

6.如权利要求1-5中的任一项所述的装置,其中:

7.如权利要求1-5中的任一项所述的装置,进一步包括:

8.如权利要求7所述的装置,其中,所述光学复用器耦合到所述第一光学波导、所述第二光学波导、所述第三光学波导和所述第四光学波导中的每一者,并且其中,所述光学复用器包括至少一个偏振旋转器和组合器prc。

9.如权利要求8所述的装置,其中,所述光学复用器包括第一prc和第二prc,所述第一prc耦合到所述第一光学波导和所述第二光学波导,所述第二prc耦合到所述第三光学波导和所述第四光学波导。

10.如权利要求1所述的装置,进一步包括多个光电检测器pd和多个光学分插滤波器,其中,所述pd中的各个pd通过所述光学分插滤波器中的各个光学分插滤波器耦合到光纤耦合器。

11.如权利要求10所述的装置,其中:

12.如权利要求11所述的装置,其中:

13.一种光子集成电路pic,包括:

14.如权利要求13所述的pic,其中,所述多波段wdm发射机电路进一步包括:

15.如权利要求14所述的pic,其中:

16.如权利要求13-15中的任一项所述的pic,其中,所述wdm接收机电路包括:

17.一种系统,包括:

18.如权利要求17所述的系统,其中:

19.如权利要求17-18中的任一项所述的系统,其中,所述wdm接收机电路是多波段wdm接收机电路,包括光学波段解复用器或光学偏振解复用器中的至少一者。

20.如权利要求17-18中的任一项所述的系统,其中:


技术总结
可扩展多波段波分复用(WDM)收发机体系结构,适用于计算资源之间的高带宽光学计算互连(OCI)。WDM波长范围被划分成两个或更多个颜色/波长波段。WDM光学信号的每个波段可以通过被调谐到不同波段的分离的半导体光学放大器(SOA)耦合。波段可以通过光学MUX/DeMUX传送,以用于通过光纤传输。光学MUX/DeMUX可以包括波段MUX/DeMUX或偏振MUX/DeMUX。

技术研发人员:林雯华,C·马洛因,廖玲,S·法托罗洛米,T·黄
受保护的技术使用者:英特尔公司
技术研发日:
技术公布日:2025/12/29
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