NEDOと技術研究組合光電子融合基盤技術研究所（PETRA）は、これまでにシリコンフォトニクス技術^※1を用いて、世界最小の5mm角で、1Gbps^※2あたり5mWの消費電力、1チャンネルあたり25Gbpsの伝送速度の超小型光トランシーバ（光I／Oコア^※3）の開発を実現しており、今回、大容量LSIと光I／Oコア間のデータ伝送において課題となっていた電気信号の反射、減衰をマネジメントする高速伝送技術と、光I／Oコアを大容量LSI周辺に実装するボードを新たに開発し、大容量LSI用光インタフェースに向けたチャンネルあたり25Gbpsの高速伝送を実現しました。

本技術を基に、光I／Oコアが持つ光と電気の入出力機構にFPGA^※4やCPU^※5などの大容量LSI間をつなぎ、消費電力を従来比1／3以下に抑えながらボード全体で最大2.4Tbps（ハイビジョン映画36時間分を1秒で送付可能な高速伝送技術に相当）の大容量データの高速での送受を実証することにより、サーバなどの情報通信機器の小型化、省電力化、高速化とともに省エネかつコンパクトなデータセンタの実現が期待されます。

[1]大容量LSI周辺に光I／Oコア搭載した実装ボードを開発

40mm角のFPGAチップ周辺に5mm角の光I／Oコアを16個配置し、大規模LSI用のIOボトルネックを解消する大容量光インタフェースに向けた光入出力付LSI基板と評価用実装ボードを開発しました（図1）。

[2]FPGAから1chあたり速度25Gbpsで入出力伝送を実証

FPGAから25Gbpsの電気信号を光入出力付LSI基板上の送信用光I／Oコア（Tx）で光信号に変換した後、マルチモードファイバ^※6に結合、ループバックで受信用光I／Oコア（Rx）に戻し電気信号に変換して、FPGAで受信する高速伝送実証を行いました。25Gbpsの高速電気信号を光I／Oコアに伝送するため、信号の反射、減衰をマネジメントした高速伝送技術を新たに開発しました。この時の電気信号及び光信号波形を図2に示します。これにより、FPGA間を25Gbpsの光信号で結ぶことが実用上問題ないことを実証できました。

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  図2　FPGA間の25Gbps光信号伝送

今後、FPGA間のマルチモードファイバ伝送等における課題を解決することで2.4Tbpsの大容量伝送の実証実験を進めてまいります。また、今回開発した大容量LSI用光インタフェース技術を、CPU等の他の大容量LSIに適用し、サーバノード間インタフェース^※7として実用化を進めてまいります。

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