成果報告書詳細
管理番号20130000000123
タイトル*平成24年度中間年報 省エネルギー革新技術開発事業 先導研究 低消費電力サーバー実装技術の研究開発
公開日2013/5/2
報告書年度2012 - 2012
委託先名日本アイ・ビー・エム株式会社
プロジェクト番号P09015
部署名省エネルギー部
和文要約「省エネルギー革新技術開発事業/先導研究/低消費電力サーバー実装技術の研究開発」(平成23年度-平成25年度)平成24年度中間年報
本研究の最終目標は、次世代型CMOS サーバーにおいて処理能力あたりの消費電力を20%以上削減、全ての要素技術が完成した際には33%削減する汎用性のある技術を開発することにいある。本プロジェクトは以下の3つのアイテムから構成される。1)低消費電力チップ間光接続に係る光伝送技術、2)低消費電力ボード間光接続に係る光電気直接接続コネクタ技術、3)低消費電力ラック間光接続に係る光回路スイッチネットワーク技術。これら3つのアイテムに係る平成24年度の研究結果を以下に示す。
1)低消費電力チップ間光インターコネクト技術
90nmCMOC駆動回路を用いた低消費電力送受信器を製作し、平成24年度の開発目標(7.5pJ/bit)を下回る6pJ/bitを 10Gbpsの帯域で実現した。また、直線構造を有する低損失シングルモードのポリマー導波路アレイを製作するとともに、シリコン導波路と光ファイバアレイを結合するMTコンパチブルコネクタを搭載したシングルモードポリマー導波路アレイを実装した。
2)低消費電力ボード間光インターコネクト技術
低消費電力ボード間光電気直接接続コネクタを製作した。0.5ミリピッチで16×20の接続点を持つ特別なLand Grid Array(LGA)コネクタを開発し、10Gbpsの伝送で0.5Tbpsの帯域の達成を確認した。このコネクタは光インターコネクションの一部として中央に長方形孔を有している。また、0.25ミリピッチの4×12チャンネルのマイクロレンズアレイを有する特別なLGAコネクタ内の光コネクタを製作し、12.5Gbpsの伝送で0.6Tbpsの帯域の達成を確認した。この特別なLGAコネクタの使用により合計1.1Tbpsの電気光伝送を確認した。
3)光回路スイッチを用いた低消費電力ラック間光インターコネクション
シングルモードのラック間光インターコネクションのための電気回路スイッチの1/4の消費電力を削減する並列6チャンネルとして使用可能な2×2光回路スイッチを製作した。また、平成25年度の最終目標に向け電気回路スイッチの1/2の消費電力を削減するN×Nの光回路スイッチも設計した。
英文要約Title: Project of innovative technology development for energy conservation / Leading research / Development of mount technologies realizing low-power consumption IT server (FY2011-FY2013) FY2012 Annual Report
The objective of this project is to develop mount technologies realizing low-power consumption IT servers. We aim to save from 20 percent to 33 percent of the power consumption of the next generation COMS servers. This project consists of three technical items: 1) highly integrated optical transmission technology for a low power chip-to-chip optical interconnection; 2) direct optoelectronic connector technology for a low power board-to-board optical interconnection; and 3) optical circuit switch type network technology for a low power rack-to-rack optical interconnection. The research results of these three items in 2012 are shown as bellow.
1. Low power chip-to-chip optical interconnection technology
We fabricated the low power OE/EO modules on 90 nm CMOS circuit and achieved 6pJ/bit at 10Gbps modulation which is lower than our target of 2012 (7.5pJ/bit). We made a low loss single-mode polymer waveguide array which has an alignment structure. We also assembled a single-mode polymer waveguide array attached MT compatible connector. It connects between the silicon waveguide array and the optical fiber array.
2. Low power board-to-board optical interconnection technology
We fabricated the low power board-to-board direct optoelectronic signal connector. We made a special LGA connector which had 0.5mm pitch of 16 x 20 pins. We confirmed 0.5Tbps electrical signal transmission at 10Gbps. The connector has a square hole at the center as an optical interconnection portion. We made an optical connector inner the special LGA connector which had a 0.25mm pitch of 4 x 12channel micro lens array. We confirmed 0.6Tbps optical signal transmission at 12.5Gbps. And we confirmed 1.1Tbps opto-electrical signal transmission using the special LGA connector.
3. Low-power rack-to-rack optical interconnection using optical circuit switch
We fabricated the 2x 2 optical circuit switch which can be used as a parallel 6 channel signals which can save 1/4 power of electrical circuit switch for single-mode rack-to-rack optical interconnection. We also designed N x N optical circuit switch which can save 1/2 power of electrical circuit switch for our target of 2013.
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