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English
2015年12月7日
用于CPU间大容量数据传输的多通道光收发器电路
开发出世界上第一个可以跟光纤以相同间距设置的重定时电路
株式会社富士通研究所（注1）（以下简称，富士通研究所）针对今后服务器与超级计算机间大量数据通信，开发出了世界上第一个可以实现多并列化光传输的电路。
开发背景
随着服务器和超级计算机的性能提高，以及虚拟环境的发展，在服务器之间和CPU之间传输的数据量也越来越大。服务器之间以及CPU之间光学互连的容量也增加，但由于单通道的速度增加存在极限，因此需要开发连接多通道光收发器的多并行化电路。
课题
要实现传输的扩容，需要同时实现高速化和高密度化，但是提高速度后，在CPU和光互连之间产生的噪声会导致波形劣化。因为这种会抑制高速运行的噪声导致时间方向的波形发生抖动，所以在信号处理时将会发生时间不匹配（图1）。为了解决这个问题，要求包括纠正时间方向波形劣化在内的全体电路高密度化。目前，虽然可以将驱动光学器件的多个通道集成到一个IC上，但在修正时间方向波形的重定时电路上，有自己的高速振荡器，其中含有嵌入式线圈，因为这些线圈会产生相互耦合，所以彼此间必须以至少0.5mm距离间隔分开。因此，在多通道电路集成化的场合，这是阻碍其小型化的重大障碍。
图1 时间方向的噪声
开发的技术
富士通研究所通过减少重定时电路之间的耦合，实现了允许间距为0.25mm的电路（图2）。该技术具有以下特点：
1.分析重定时电路相互耦合的影响
振荡器线圈之间的相互耦合非常复杂，至今未获得明确解释。富士通研究所对进行数学建模，并将其纳入到电路仿真器中，最终使用仿真技术将噪声对重定时电路的影响进行量化。
2.消除线圈之间的相互耦合的影响，实现了0.25mm间距的重定时电路。
针对仿真模型，富士通研究所抽取了降低线圈之间相互耦合影响的大约10个参数，并通过调整计算出每个参数的最佳值。并据此开发了以跟踪重定时电路之间藕合波动的速度，调整电流放大量的增益调谐电路。
通过利用这些技术，成功地将重定时电路的间距，从以前需要的0.5mm以上减少至0.25mm。构成光学收发器电路的元件，包括光学器件，光学器件的驱动电路，及重定时器都能以相同的间距设置。因此，富士通研究所能够创建高密度光收发器。
图2 4通道重定时集成光收发器芯片的原型
效果
通过运行4组集成了重定时电路的光收发器电路和光学器件的并行通道进行测试，证实可以以100 Gbps的速度进行传输。通过本技术使得重定时电路和光学器件小型化，使高密度的光学互连成为可能。如果使用16通道的重定时电路和光学器件，可以实现400 Gbps的下一代光互连，可用于下一代超级计算机等的大容量数据传输。
今后
今后的目标是，为了在2016年度将更高容量的服务器间光互连技术实用化，继续开发紧凑型的光互连技术。
