１．データセンタ向け光電融合半導体パッケージ技術

(国研)産業技術総合研究所　天野 建 氏

【本講座で学べること】
・光電融合技術の背景
・光電融合技術の最新技術動向
・次世代光電融合に必要な要素技術に関して
・社会実装に向けた取り組みに関して

【講座概要】
生成AIの登場によってデータセンタの巨大化が進んでいる。データセンタ内では大量のGPUを光通信で並列接続することで大規模演算を実現しているが、計算量の増加に従ってデータ通信に要する消費電力も爆発的に増加している。喫緊の課題である演算と消費電力の両立を実現しうる技術として、従来の光トランシーバよりも低消費電力で大容量データ通信が可能な、半導体素子と光素子を同一パッケージ上に集積した光電融合技術が世界中で注目を集めている。
本講演では、データセンタ動向から光電融合技術が求められる背景とともに、本技術に関する最新研究動向について講演します。

１．光電融合半導体パッケージの背景
　1.1 生成AIで拡大するデータセンタ
　1.2 光電融合技術への期待
　1.3 光電融合パッケージ技術の種類とロードマップ
　1.4 光電融合パッケージ技術の世界的な最新研究開発動向

２．我々が提案する「アクティブオプティカルパッケージ」に関して
　2.1 概要
　2.2 特長
　2.3 要素技術1：ポリマー光導波路
　2.4 要素技術2：ポリマーマイクロミラー
　2.5 要素技術3：光コネクタ
　2.6 要素技術4：外部光源（ELS）を用いた動作実証
　2.7 アクティブオプティカルパッケージの最新成果
　2.8 社会実装に向けた取り組み：次世代GDC協議会光電コパッケージ検討部会

【質疑応答】

【本講座で学べること】
・光導波構造の基礎，各種材料を活用した場合の長所／短所の比較
・シリコンフォトニクスデバイスの基本動作原理，研究開発の現状
・モノリシック／ハイブリッドフォトニクス集積技術，ファブレス化の動向

【講座概要】
シリコン系光導波路素子とその集積技術（通称：シリコンフォトニクス）は基礎的な研究段階から，産業展開に至る実用化開発段階へ移行しており，市場は急拡大を続けている．その一方，更なる高密度・高性能な光集積回路を実現に向けて，解決すべき技術課題が多数認識されており，新たなブレークスルーが求められる．本講演では基本的な素子動作原理から近年の技術動向，取り組むべき諸課題について取り上げ，解説を行う．

１．光導波路の基礎
　1.1 ガラス，化合物半導体，シリコン系導波路の特徴

２．シリコン系光導波路デバイス
　2.1 パッシブ光デバイス（カプラ，フィルタ，入出力光結合など）
　2.2 光変調器
　2.3 受光器
　2.4 レーザー光源

３．フォトニクス集積技術
　3.1 ムーアの法則と集積フォトニクスデバイスの活用
　3.2 CMOS互換モノリシック集積技術
　3.3 多彩な異種材料を活用したハイブリッド集積技術
　3.4 光チップレット，2.5/3次元実装
　3.5 ファブレス化，ファウンドリーサービスの現状

【質疑応答】

【本講座で学べること】
・光通信用レーザーの種類と特徴
・電界吸収型光変調器集積レーザーに関する技術
・データセンター向け高速光デバイスの今後の展望

【講座概要】
クラウドサービスや生成AIの急拡大に伴って、サーバーやストレージ機器を収容するデータセンターの大規模化が進んでいる。生成AIでは、扱うパラメータ数が今後も増加し続けると見込まれており、その実現には光トランシーバーの継続的な高速化が必須である。
電界吸収型光変調器集積レーザーは、高速光ファイバー通信のキーコンポーネントのひとつとして改良と開発が重ねられてきた。現在は1レーン当たりの動作速度100Gbpsの光デバイスが主流であるが、動作速度200Gbpsの光デバイスの導入も始まっており、その先を見据えたbeyond 200Gbps(すなわち 400Gbps)時代に適用される光デバイスおよびトランシーバーの開発も進められている。
本講座では、当社が取り組んできた電界吸収型光変調器集積レーザーの開発について概説するとともに、今後の高速光デバイスの果たすべき役割と課題についても概要を説明する。

１．イントロダクション

２．光トランシーバーの高速化

３．データセンター向け電界吸収型光変調器集積レーザーの開発
　3.1 光通信用レーザーの種類と特徴
　3.2 電界吸収型光変調器集積レーザー
　3.3 200Gbps EMLの開発
　3.4 400Gbps EMLの可能性

４．今後の展望
　4.1 光トランシーバーの消費電力
　4.2 技術トレンド

５．まとめ

【質疑応答】

【本講座で学べること】
・データコム系光トランシーバの市場を牽引するクラウドデータセンタのマーケットのトレンド
・同トレンドに対応する光トランシーバ業界の動向
・Linear Pluggable Optics (LPO)及びCo-packaged Optics (CPO)の最新動向

【講座概要】
ChatGPT等の生成系AIの適用が全世界的な広まりを見せる中、データセンタ内のAIクラスタでは800Gbps及び1.6Tbps光トランシーバの適用が急速に進む見通しであり、さらに3.2Tbps光トランシーバの実現に向けた光部品の開発が本格化している。本講演では、光トランシーバの最新動向をIEEEにおける次世代イーサネット光インターフェースの規格化及び光トランシーバの方式・フォームファクタの最新のトレンドの観点から概観する。

１．急速に拡大するデータセンタ市場の背景とトレンド（特徴、要求事項及び課題）
　1.1 高速化
　1.2 低消費電力化
　1.3 低遅延化

２．次世代超高速光トランシーバの最新動向
　2.1 800GbE/1.6TbE及び関連規格の最新動向
　2.2 低消費電力化へ向けた光トランシーバの最新動向
　2.3 800Gbps LPO型 OSFPトランシーバ
　2.4 Beyond 1.6Tbps

【質疑応答】