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光ICとLSIを一体集積可能とする3次元光配線技術を開発光電子融合基盤技術研究所(PETRA)

 人工知能(AI)やIoTなどの急速な普及によって,データセンターや高性能コンピューティングの消費電力が増大するなか,省電力化などを可能にする光配線化に向けた開発が加速,近年は光伝送の高速大容量化のニーズが高まっている。そこで,高速大容量光伝送を低消費電力で実現しようと,LSI (大規模集積回路)とシリコンフォトニクスによる光ICを統合したコパッケージが注目されている。
 このため2020年末には毎秒112ギガビットの高速光信号で動作するコパッケージの実用化を加速するための標準化議論が開始されている。しかし,現在のコパッケージで採用が検討されている,複数のモジュール型の光ICをLSIから離れた基板端面に電気配線で接続する方式では,LSIと光IC間の電気配線が長いことで消費電力が増大し発熱が増えるため,毎秒51.2テラビットの処理が限界だといわれている。したがって,毎秒51.2テラビット処理の低消費電力化とさらなる高速処理のための新技術が求められていた。
 そのような背景の下,新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)が進める「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」において,技術研究組合光電子融合基盤技術研究所(PETRA)は,これまで,光ICと光ファイバーを光接続する高精度光実装技術の開発に取り組んできた。そしてこのたび,通信波長帯の光信号を低損失で伝送できる光IC・光ファイバー間の3次元光配線技術を開発した。また,試作サンプルで次世代標準である毎秒112ギガビットの光信号を80℃超の高温環境下で伝送し,その有効性を実証した。この3次元光配線技術により光ICをLSIの直下に配置できるため,LSIから光ICまでの電気配線の距離を極限まで短くした一体集積が可能となり,現在研究開発されているコパッケージと比較して30~40%の大幅な電力量削減が見込める。

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