OFC2018：IBM团队实现带开关功能的新型高速光接收器功耗节省可达85％

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2/26/2018， OFC2018专稿，随着数据中心以及其他高带宽需求互联应用日渐普及，今天的短距离光网络需要超过100Gbps的数据传输速率，也对更低功耗的多通道光链路提出更高要求。 在这样的背景下，IBM公司瑞士苏黎世的一个研究团队最近展示了基于欧盟ADDAPT项目资助的利用四根光纤实现160Gbps的CMOS工艺的接收器件。这不仅是截至目前最快的数据传输速率，其开关功能，唤醒功能和8ns内实现相位锁定，业界最短的开关切换时间都是独具特色的。IBM将在今年OFC展示这一技术成果。

根据研究者的介绍，快速开关功能将提升链路使用性能，大大降低芯片或者光互联系统的能耗。不像许多一直工作的商用光收发模块，这个产品可以实现在只有需要数据传输时才加电工作。其新颖的设计，配合850nm 接收二极管阵列，非常适合低成本的基于VCSEL的数据中心互联用光链路

这一IBM团队的主要研究者Alessandro Cevrero指出，“这是第一款结合了高传输速率和快速开关功能，而且工作时功耗也只有极低的88mw的光接收器件。今天数据中心中99%的链路使用率不超过10%，这意味着大多数的链路平常只是在传送无用信息。为了提高光链路的功效，他们研发了这款可以开关的光接收器件。”他还指出，他们的设计可以实现基于每个数据包的开关，开关时间只有8ns，短于160Gbps速率下典型数据包的长度。以往也有学者研究如何在没有信号工作是切断链路，然而由于开关时间的问题无法实用。他们的团队为此设计了一种带有四个同样通道和专用链路协议的光接收器。这个链路协议配有他们自己研发的智能模拟线路，可以实现接收器时钟和信号时钟的快速同步，可以实现迅速的光信号检测，及时开关系统。

IBM的团队还介绍说，他们利用带850nm MZ调制器外加光衰减器进行了40Gbps速率下的测试，同时通过产生专用的链路协议的信号进行了信号开关的实验。在109个开关周期内实现了正常工作。实验表明，在10%链路应用下，总功耗节省达到了85%。 Cevrero表示，更好的功效意味着科学家可以通过将更多带宽在一个散热预算下实现，从而设计出更高性能的计算机系统。同时更好的功效也意味着二氧化碳排放的减少，让光通信系统更加绿色。

展望下一步的工作，IBM的研究者表示他们将把光发射端整合进来，实现完整的链路性能测试，同时尝试将接收端的速率提高到56Gbps每通道。

IBM团队的文章题目是 4x40 Gb/s 2 pJ/bit Optical RX with 8ns Power-on and CDR Lock Time in 14nm CMOS," 报告时间3月11日

实验测试系统（上）封装好的器件（下）