光インターポーザ

Optical Interposer

チップレットを搭載・相互接続するガラスやシリコンの中間基板に光回路を集積し、ダイ間の通信を金属配線ではなく光で行う実装技術である。光の経路制御をプロセッサの直下で行うため任意のチップレット間を直接結べ、電気配線に比べて遅延と消費エネルギーを削減できるとされる。

詳細

概要

光インターポーザは、IEEE Spectrumの解説によれば「より小さなシリコンダイ(しばしばチップレットと呼ばれる)を同一パッケージ内で搭載・相互接続するための、ガラスまたはシリコンの薄板」に光機能を持たせたものである。従来の電気インターポーザが金属配線でダイ間を結ぶのに対し、光インターポーザは信号の一部または全部を光として伝送する。

技術的な要点

同解説が紹介する実装では、チップの標準的なI/Oから受け取った電気信号を光に変換する。マイクロリング共振器がレーザ光の異なる波長にデータを載せ、マルチプレクサが複数波長を一本の光回路に合波する。合波された光は干渉計とリング共振器によって経路制御され、同一パッケージ内の別チップレット、あるいはファイバアレイを経由して外部へ送られ、宛先で再び電気信号に戻される。要点は、この光の経路制御がプロセッサの横ではなく直下で行われることで、任意のチップレット間を直接結べるため、電気配線に比べて遅延とエネルギーを削減できるとされる。実装上はレーザ光源の実装形態、温度によるリング共振波長の変動制御、光と電気の三次元接続(光TSVを含む)が課題となる。

産業での位置づけ

AI向けアクセラレータでは、演算性能よりチップ間・パッケージ間の帯域が制約になりつつあり、コパッケージドオプティクスと並ぶ光電融合実装の選択肢として開発が進む。シリコンフォトニクス、混載信号IC、パッケージング技術を一体で押さえる垂直統合型の開発体制が取られることが多い。