TSMC’nin silikon fotonik programına sahip olduğuna dair söylentiler uzun zamandır ortalıkta dolaşıyordu ve şirket nihayet Kuzey Amerika Teknoloji Sempozyumu 2024’te çözümünün ana hatlarını çizdi. Amaç, 12,8 Tbps bant genişliğine kadar uzanan paket içi bağlantıyı geliştirmektir.
TSMC İş Geliştirmeden Sorumlu Başkan Yardımcısı Kevin Zhang, “Kütle paketlemeye daha fazla bilgi işlem yeteneği kazandırdıkça, veri aktarımları zorlu bir hal alıyor, ancak kendimizi çoğunlukla I/O satıcıları tarafından kısıtlanmış halde buluyoruz” dedi. “TSMC’de, silikon fotoniği üzerinde uzun yıllar çalıştık. Gelecekteki hesaplama gerekliliklerini karşılamak üzere enerji açısından son derece verimli, yüksek hızlı bir sinyal oluşturmak amacıyla silikon fotoniğini anahtarlama elemanlarının yakınına getirme kapasitesine sahibiz.”
Silikon fotoniği, bakır sinyallemenin karşılayamadığı artan bant genişliği talepleri nedeniyle gelecekteki veri merkezleri için oyunun kurallarını değiştirecek gibi görünüyor. TSMC’nin silikon fotonik teknolojisi, şirketin SoIC-X paketleme teknolojisini kullanarak 65nm elektronik entegre devreyi (EIC) fotonik entegre devreyle (PIC) birleştiren Kompakt Evrensel Fotonik Motora (COUPE) dayanır. TSMC, SoIC-X ara bağlantısının çok düşük empedansa sahip olduğunu iddia ediyor, bu da COUPE’nin güç kullanımı açısından çok verimli olduğu anlamına geliyor.
COUPE’nin gelişim yörüngesinin üç ana aşaması vardır. TSMC’nin ilk silikon fotonik ürünü, mevcut üst düzey bakır Ethernet çözümlerinin maksimum iki katı olan 1,6 Tbps veri aktarım hızına sahip, OSFP konnektörleri (Octal Small Form Factor Pluggable) için optik bir motordur. Bu ilk yineleme, yalnızca üstün bant genişliği değil, aynı zamanda gelişmiş güç verimliliği de vaat ederek modern veri merkezlerindeki iki kritik kaygıyı giderir. Sonraki COUPE nesilleri sınırları daha da zorlamayı hedefliyor.
İkinci nesil silikon fotonikler, COUPE’yi CoWoS ambalajına (Silikon Üzerinde Yonga Üzerinde Çip) entegre edecek ve bir anahtarla birlikte paketlenmiş optiklere sahip olacak. Bu, 6,4 Tbps’ye kadar hızlarla anakart düzeyinde optik ara bağlantılara olanak tanıyacak.
Üçüncü nesil, 12,8 Tbps’ye kadar aktarım hızlarını hedefler ve işlemci ambalajına entegre edilecek şekilde tasarlanmıştır. Bu yineleme hala keşif aşamasındadır ve kesin bir yayınlanma süresi yoktur. TSMC, güç kullanımında ve gecikmede daha fazla azalmaya baktığını söylüyor.
TSMC’nin, daha önce GlobalFoundries gibi şirketlerin hakimiyetinde olan silikon fotonik pazarına yönelik stratejik yönelimi, rekabet ortamında önemli bir değişime işaret ediyor. TSMC, 3D Optik Motorunu kullanarak yalnızca önemli bir veri merkezi bağlantı alanına girmekle kalmıyor, aynı zamanda silikon fotonik teknolojisinin güç tüketimini de önemli ölçüde azaltmayı planlıyor. Bu, özellikle iletişimin önemli bir darboğaz haline geldiği yapay zeka iş yükleri alanında gelecekteki çip tasarımlarını önemli ölçüde etkileyebilir.