作为一种未来的新兴技术，我们一直在追踪的领域之一是硅集成光技术。在2020年Intel Labs Day上，Intel展示了其下一代硅光技术研究的方向。
2020 Intel Labs Day展示集成光电的未来
如果好像一段时间以来我们一直在听到有关Intel的硅光技术的消息，那现在我们已经知道了。Intel在15年前提出了一个愿景，即利用光电技术进行芯片间的通信。
一段时间以来，已经有了一个层次结构。在较短的范围内，电气I/O在电源方面的效率更高。在更长的距离（在服务器和服务器机架之外），干扰和信号处理的影响使光互连更具吸引力。
我们注意到的另外一点是，这些实例提供的RAM（32GB）是M1 Mac Minis当前可获得的最大内存容量（16GB）的两倍。
尽管电气I/O在短距离内传输更快且功耗低，但随着速度的增加，传输范围会下降。NVIDIA Mellanox NDR 400Gbps Infiniband可以在3-5m范围内使用DAC，以保持下一代的机架内的电效率，这是一项重大成就。尽管如此，每个人都倾向于认为，最终作为一个技术社区，我们将看到更多的光学传输。
尽管对于何时达成普遍共识还存在一些分歧。从芯片扩出高速的I/O变得越来越耗电，以至于它开始消耗更多的总体封装功耗预算。在某些时候，仅在封装之间移动数据会在电气互连上消耗过多的电能。
那就是硅光技术的高效率可以发挥作用了。代替传统的光收发器，使用具有集成光源，光电检测器和其他组件的硅光技术意味着可以在硅中设计和制造I/O，而不是使用QSFP样式的精密模块。
尽管Intel现在已经售出了超过400万个硅光的QSFP封装，但它知道这种模式必将发生变化。 我们已经看到了使用共封装硅光的下一代交换芯片的实践了：
对于那些不熟悉的人来说，交换芯片是该研究领域的关键，原因很简单，因为它们实际上是大型的I/O引擎，具有比我们在CPU或GPU中看到的更多的互联性。
除了交换芯片的尺寸之外，下一步是将光学器件推到当今从机箱到机箱的用例之外，并向下推到服务器本身的结构中，该结构通常使用PCB和线缆连接。
尽管业界同意这种过渡将很快发生，但构建模块尚不存在。我问过Intel的首席架构师Raja Koduri何时这种情况会发生。他在Intel 2020年架构日上说，应该少于10年，差不多5年。
关键的挑战是尺寸，可制造性以及传输每比特数据的功耗。Intel正在提供新的更小的功能来解决尺寸问题。它正在用硅来制造探测器，而不是用奇异的材料来提高可制造性。最后，它正在寻找一种以较低功耗来传输更多数据以提高效率的方法。
在2020年的Intel Labs Day上，Intel展示了其硅光实验室中正在进行的CMOS电路和光器件之间联接的最新成果。
虽然在2005年这主要是理论上的研究，但Intel现在拥有了经过了几次迭代和创新的实战经验。
这是带有标签组件的硅光样品的一个特写，你可以在上面的图片中找到它们。
在2020年Intel Labs Day上，该公司展示了该原型，这将是作为光子学构建模块和封装的下一个级别的集成方向。
小结
Intel已经在出货其硅光光模块收发器，与传统同类产品相比，它们在现场显示出更高的可靠性。尽管Intel没有公开宣布其最大客户，但他们确实拥有一个超大型服务器的客户。由于Intel不会公开来说，但我们认为很可能是Facebook。这里的关键是硅光封装已经存在，并且已售出400万个硅光光模块，这可能已经是一个不错规模的收入来源了。
展望未来，我们已经在交换机中看到了光电共封装的光学器件。现在，人们正在讨论数据中心交换机，这距我们拥有共封装的光学器件已经相隔一代，两代甚至三代。那就是硅光技术将产生巨大影响的地方。我们认为这会是下一个主要用例，因为客户，网络基础设施和生态系统已经在运行光网络了。
在交换机市场之外，服务器行业内，PCIe Gen5将会出现，尽管通常线缆和Retimer比我们在PCIe Gen4中看到的更多，因此，我们认为2022年至2023年不会出现带有共封装的光学元件的至强Xeon。当我们转向PCIe Gen6时，我们可能会听到更多的讨论，也许还会听到一些使用光学器件的边缘情况，但行业中的许多人都将推动电气传输，并且很有可能在那里保持强劲。问题是，超越这一代是否意味着我们需要光学器件来提供每位传输速率所需的功率。
