Co-Packaged Optics von Corning und Global Foundries Silicon Photonics für das Skalieren optischer Datenübertragungen

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Abnehmbare Glasfaser-Verbindungen auf Basis von Glaswellenleitern ermöglichen Co-Packed Optics. Corning und Global Foundries bieten nun auf dem Silizium-Photonics-Produkt „GF Fotonix“ abnehmbare Glasfaser-Verbindungstechnik an, die es erlaubt, optische Datenübertragung zu skalieren.

Auf den Veranstaltungen „Ecoc“ 2025 und dem „GF Technology Summit“ stellen die Technikpartner abnehmbare Glasfaser-Verbindungen auf Basis von Glaswellenleitern vor, die Co-Packed Optics ermöglichen sollen. Diese technik entspricht einem auf Glaswellenleitern basierender Kantenkoppler, der mit den V-Gruben von GF Fotonix kompatibel ist.

Die Technik soll den wachsenden Anforderungen von KI-Rechenzentren an eine hohe Bandbreite und Energie-effiziente optische Konnektivität gerecht werden. Weitere Kopplungsmechanismen, darunter eine vertikal gekoppelte, abnehmbare Fiber-to-PIC-Lösung (PIC: Photonic Integrated Circuit), befinden sich ebenfalls in der Entwicklung. Nach Einschätzung der Partner stellen Global Foundries und Corning damit ihre gemeinsame Fähigkeit unter Beweis, verschiedene Formen von co-packaged PIC-to-Fiber-Verbindungen herzustellen.

Corning kann dabei auf Innovationen in den Bereichen Glas, Glasfaser und Konnektivitätstechnologie verweisen. Dazu gehört ein breites Portfolio an speziellen Glaszusammensetzungen, Glas-Wafern, IOX und Laserbearbeitung sowie Fiber-Array-Units (FAUs). In diesen kommen Glasfasern mit ultrapräziser Kernausrichtung zum Einsatz, um Einfügeverluste bei den anspruchsvollsten Anwendungen in Rechenzentren und Hochleistungsrechnern zu minimieren.

Die technischen Grundlagen

Aufbauend auf der GF-Fotonix-Plattform, die Co-Packaged-Optics-Lösungen für Scale-Out- und Scale-Up-Netzwerke unterstützt, verbindet diese Zusammenarbeit Cornings bewährte Lieferkette und Führungsposition im Bereich optischer Verbindungstechnologien mit der Hochvolumen-Fertigungskompetenz und Führungsrolle von GF in der Siliziumphotonik.

Die GF Fotonix-Plattform wiederum wurde erstmals im Jahr 2022 mit Schwerpunkt auf optischen Verbindungen vorgestellt. Sie war für bis zu 100 Gigabit pro Sekunde pro Wellenlänge (100G/λ) über PAM4-Signalisierung ausgelegt, ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu optischen Chiplets, die eine schnellere und effizientere Datenübertragung ermöglichen.

Im Frühjahr dieses Jahres hat Global Foundies dann die zweite Generation von GF Fotonix eingeführt, die 200G/λ unterstützt und damit die Bandbreitengeschwindigkeit gegenüber der vorherigen Generation verdoppelt. Dazu hat der Hersteller alle aktiven photonischen Bauelemente wie Modulatoren, wie den „Mikro-Ring“, „Mach Zehnder“ und „Ring Assisted Mach Zehnder“, Photodioden und Transistoren verbessert, um die monolithische Integration zu unterstützen. Dadurch haben sich Fortschritte bei der Ausbeute von Modulatorbänken erzielen lassen, um „langsame und breite“ Architekturen mit mehreren Lambdas zu unterstützen.

Voraussetzungen für Silizium-Photonic

Die IOSMF (auf V-Rillen basierende passive Faserkoppler) sind in zweierlei Hinsicht aufgerüstet worden: Erstens hat sich der Abstand der einzelnen V-Nuten von 250 Mikrometer (μm auf 127 μm verringert, um die optische Strandfrontdichte um das Zweifache zu erhöhen. Zweitens haben ist die Unterstützung für Siliziumnitrid (SiN)-Spot-Size-Wandler hinzugefügt worden, was die Belastbarkeit um das Vierfache verbessert.

Mit Blick auf die Anforderungen des Co-Packaging haben wir mit mehreren Anbietern an Lösungen für abnehmbare Glasfaseranschlüsse auf Wafer- und Die-Ebene gearbeitet. Mehrere Demos dieser Lösungen werden auf der 2025 Optical Fiber Communications Conference and Exhibition (OFC) in San Francisco im April dieses Jahres vorgestellt.

Außerdem hat Global Foundies die Unterstützung für Durchkontaktierungen (TSV) durch den photonischen Integrated Circuit (PIC) hinzugefügt. Diese Funktion ermöglicht die 2,5D/3D-Stapelung des elektrischen ICs auf dem PIC. Diese TSVs können für Hochgeschwindigkeits-Signalübertragung, Stromzufuhr und Wärme-Abfuhr verwendet werden.

Stimmen aus den Partnerunternehmen

Die Zusammenarbeit kommentiert Kevin Soukup, Senior Vice President der Siliziumphotonik-Produktlinie von Global Foundries: „Unsere Zusammenarbeit mit Corning ist ein wichtiger Schritt nach vorne, um Konnektivitätslösungen der nächsten Generation für KI und Maschinelles Lernen bereitzustellen.“ Die Fasertechnologie von Corning, die in die

Siliziumplattform GF Fotonix integriert ist, biete die erforderliche Leistung und Flexibilität für skalierbare, hochdichte optische Gehäuse in KI-Rechenzentren.

Claudio Mazzali, Vice President Global Research bei Corning, setzt hinzu: „Die Kombination der Fachkenntnisse von Global Foundries und Corning in den Bereichen Siliziumprozess und optische Konnektivität ist wirklich beeindruckend.“

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