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富士通研、CPU間の大容量データ伝送を実現する光送受信回路を開発

February, 24, 2015, 東京--富士通研究所は、今後のサーバやスパコンのCPU間大容量データ伝送の実現に向けて、世界で初めて多並列化が可能な光送受信回路を開発した。
 従来、伝送信号の高速化や伝送回路の高密度化に必要な波形整形やノイズの低減を実現するリタイマ回路は、隣接するリタイマ回路間で互いに干渉をおこすため、配置間隔を狭めることが困難であった。回路幅を一般的な光ファイバの配置ピッチ0.25mmに合わせると送受信回路を小さくできるが、それに対しリタイマ回路は0.5mm以上の間隔が必要になる。
 富士通研は、リタイマ回路間の相互干渉による影響を定式化し、解析手法を確立することで、光ファイバと同間隔の0.25mmでリタイマ回路を配置することに世界で初めて成功した。これにより、光送受信回路の多並列化が可能となる。
 この技術を用いて、リタイマ回路を集積化した光送受信回路と光素子を4組並列動作させる実験を行い、100Gbpsの伝送を確認した。このリタイマ回路を集積化した光送受信回路と光素子を16組使えば400Gbpsの次世代光インターコネクトを実現でき、将来のサーバ間通信、次世代スパコンなどの大容量データ伝送に適用できる。

開発した技術の特長
1.相互干渉のリタイマ回路への影響を解析する技術
挙動が複雑であり、これまで明確化されていなかった発振回路のコイル間の相互干渉の定式化し、それを回路シミュレーターに組込むことで、リタイマ回路に与える動作ノイズの影響をシミュレーションにより数値化した。
2.コイル間の相互干渉の影響を除去し、0.25mm間隔のリタイマ回路を実現
シミュレーションのモデルに対して、コイルの相互干渉の影響が小さくなる約10個の設計パラメータを抽出し、各パラメーターを変更して最適な値を算出。これによりリタイマ回路間の干渉による変動に追従可能な速度で電流の増幅量を調整するゲイン調整回路を開発した。
 これらの技術を用いて、リタイマ回路のピッチを従来の0.5mm以上から0.25mmまで縮小することに成功。光送受信回路を構成する光素子、光素子の駆動回路、リタイマを同ピッチで配置することが可能となり、光送受信回路の多並列化を実現した。
 リタイマ回路を集積化した光送受信回路と光素子を4組並列動作させる実験では、100Gbpsの伝送を確認した。この技術により、リタイマ回路と光素子が小型化され、高密度の光インターコネクトが実現できる。リタイマ回路と光素子を16組使えば、400Gbpsの次世代光インターコネクトを実現でき、次世代スパコンなどでの400Gbpsの大容量データ伝送が可能になる。