支持量子计算，半导体巨头推出新的硅光子平台

光子盒研究院出品

3月7日，总部位于纽约的上市半导体制造商GlobalFoundries(格罗方德，简称格芯)推出了其下一代颠覆性硅光子平台GF Fotonix，并宣布了一波行业合作伙伴关系。与包括博通、思科系统、Marvell和英伟达在内的公司，以及包括Ayar Labs、Lightmatter、PsiQuantum、Ranovus和Xanadu在内的领先光子技术开发商合作，为数据中心提供创新解决方案。

其中，PsiQuantum和Xanadu正致力于开发光量子计算机。

格芯的数据估计，每年有超过420亿台联网设备产生约177 ZB的数据。加上数据中心能耗的增加，推动了对创新解决方案的需求，以便更快、更节能地移动和计算数据。

这些关键的市场趋势和影响促使该公司专注于开发半导体解决方案，以挖掘光子(而非电子)的潜力来移动数据，并使格芯继续成为光网络模块市场的领先制造商，该市场预计2021年至2026年间复合增长率为26%，到2026年可能达到40亿美元。在这种行业背景下，格芯推出了其下一代颠覆性硅光子平台GF Fotonix。

格芯计算和有线基础设施高级副总裁兼总经理Amir Faintuch说：“硅光子学现在被认为是数据中心革命的一项必要技术，我们领先的半导体制造技术平台加快了主流硅光子技术的采用。GF Fotonix是一个功能丰富的平台，可解决光网络、超级计算和量子计算、光纤到户(FTTH)、5G网络、航空和国防等领域最紧迫、最复杂和最困难的挑战。”

格芯及GF Fotonix的新一轮合作包括与思科系统公司就数据中心网络(DCN)和数据中心互联网络(DCI)应用定制硅光子解决方案，包括与格芯制造服务团队密切合作的相互依赖的工艺设计工具包(PDK)。

思科光学系统和光学集团高级副总裁兼总经理Bill Gartner说：“当今和未来的网络和通信基础设施的需求，要求我们的光收发器模块的设计和制造采用更好的技术。我们在硅光子学领域进行了大量投资并处于领先地位，加上格芯功能丰富的制造技术，使我们能够提供一流的产品。”

其他光子合作伙伴也表示支持新平台。

英伟达混合信号设计副总裁Edward Lee说：“我们正与格芯密切合作，为我们的一些前沿数据中心产品设计高带宽、低功耗的光互连。使用GF Fotonix单片平台实现的英伟达互连解决方案将推动高性能计算和人工智能应用实现突破性进展。”

博通公司代工工程副总裁Liming Tsau说：“作为我们在众多技术和工艺节点领域值得信赖的半导体合作伙伴之一，我们很高兴看到格芯扩大投资，实现跨组件和集成解决方案的光子生态系统。”

Marvell光纤和铜缆连接事业部执行副总裁Loi Nguyen博士说：“Marvell继续引领业界，为云数据中心和运营商市场的下一代光纤连接解决方案提供最高性能的跨阻放大器和调制器驱动器。格芯最新的硅锗(SiGe)技术使我们能够实现客户不断增长的数据需求所需的高带宽速度和高能效。”

Ayar Labs首席执行官Charles Wuischpard说：“从最早开始，Ayar Labs和格芯就在合作开发GF Fotonix，从整合我们的PDK要求和工艺优化，到在平台上展示第一块可工作的硅。我们领先的单片电子/光子解决方案与GF Fotonix的结合为芯片到芯片的光I/O打开了一个巨大的市场机会，并为我们在年底前大量发货奠定了基础。”

Lightmatter首席执行官Nicholas Harris表示：“在Lightmatter，我们的技术提供了比市场上任何其他技术都更快、更高效的计算，这样的结果是传统芯片无法实现的。格芯一流的光子制造技术使我们的下一代技术成为可能，我们一起改变了世界对光子学的看法。这只是一个开始。”

Macom公司副总裁兼总经理Martin Zirngibl表示：“我们的电信、国防和数据中心客户需要创新的方法来以光速传输、连接和计算数据，格芯在其硅光子平台中提供了一些功能，可以利用这些功能将通信提升到一个新的水平。”

位于硅谷的光量子计算公司PsiQuantum首席运营官Fariba Danesh说：“我们正在利用格芯的新Fotonix平台开发定制硅光子芯片，以满足我们的高级量子计算要求。”

格芯代工的PsiQuantum芯片

RANOVUS首席业务发展官Hojjat Salemi表示：“我们很高兴与我们的客户分享我们的多学科硅光子IP核和小芯片以及先进的封装解决方案，这些客户正在推动基于集成一流小芯片和共同封装光学器件的新型数据中心架构的采用。我们与格芯的密切合作突显了我们的共同承诺，即提供一套功能齐全的合格IP核和芯片，具备OSAT就绪的大批量制造流程和支持生态系统，以实现单片硅光子学的巨大潜力。”

GF Fotonix是一个单片平台，是业内第一个将其差异化的300毫米光子学特性和300GHz级RF-CMOS结合在一个硅片上的平台，提供了一流的大规模性能。

GF Fotonix通过将光子系统、射频(RF)组件和高性能互补金属氧化物半导体(CMOS)逻辑集成到一个硅片上，将以前分布在多个芯片上的复杂工艺整合到一个芯片上。

GF是唯一一家拥有300毫米单片硅光子解决方案的专业代工厂，该解决方案已被证明每根光纤具有业界最高的数据速率(0.5 tbps/光纤)。这使得1.6-3.2Tbps的光学芯片能够提供更快和更高效的数据传输，更有效地实现更好的信号完整性。此外，系统错误率高达10000倍的改善使下一代人工智能(AI)成为可能。。

格芯洁净室

GF Fotonix解决方案将在格芯位于纽约州Malta的先进制造工厂生产，PDK 1.0将于2022年4月上市。EDA(电子设计自动化)合作伙伴Ansys、Cadence Design Systems和Synopsys将提供设计工具和流程来支持格芯的客户及其解决方案。GF Fotonix为客户提供参考设计套件、MPW(多项目晶圆)、测试、制造前和制造后、交钥匙和半导体制造服务，帮助客户更快地进入市场。

加拿大量子计算技术开发商Xanadu也宣布了自己与格芯的合作，朝着为通用和容错量子计算机大规模制造光子芯片迈出了第一步。现在，Xanadu正在利用GF Fotonix提供的功能集为300毫米晶圆制造设计集成光子器件，用于实施量子纠错。

纠错是实现容错的关键步骤，量子计算需要纠错来解决以前认为难以解决的计算问题。计算能力的指数级增长将改变各行各业，带来从癌症治疗到高性能电池材料等各个领域的重大进步。

与其他量子计算实现方法不同，Xanadu的架构使用从光通信和激光雷达行业借鉴的光电探测器技术，在完全室温下工作的硅光子芯片上实现纠错。Xanadu的方法与现有的硅光子学制造能力具有独特的兼容性。

Xanadu硬件负责人Zachary Vernon表示：“许多芯片并行运行，并联网在一起，需要处理容错量子计算算法中涉及的大量量子比特。利用GF Fotonix现有的先进300毫米平台，我们在提供有用的纠错量子计算机的竞争中获得了巨大的优势。”

参考链接：

https://investableuniverse.com/2022/03/07/globalfoundries-collaborations-with-silicon-photonics-leaders/

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