Startseite > Halbleiter > ST: Neue SiPho-Chips für Transceiver bis 1,6 Tb/s

Pluggable-Optics für GPU-Verbindungen

ST: Neue SiPho-Chips für Transceiver bis 1,6 Tb/s

3. März 2025, 10:25 Uhr | Heinz Arnold

Für optische Transceiver mit Datenübertragungsraten von 800 Gb/s und 1,6 Tb/s hat STMicroelectronics auf Basis proprietärer BiCMOS-Technologien neue Silicon-Photonics-Chips entwickelt.

▶ Diesen Artikel anhören

Angesichts des exponentiell steigenden Rechenleistungsbedarfs von KI verlangen die Betreiber von Datenzentren nach schnelleren optischen Verbindungen, die schon bald 400 Gb/s übersteigen werden. Die neunen Silicon-Photonics-Chips von STMicroelectronics helfen den Herstellern der optischen Übertragungsmodule, noch in diesem Jahr 800-Gb/s- und 1,6-Tb/s-Module auf den Markt bringen zu können. »Edge-KI wird bis in fünf Jahren um den Faktor 100 wachsen, schon deshalb muss jetzt für die entsprechenden Datenübertragungsraten in den Rechenzentren gesorgt werden«, sagt Vincent Fraise, General Manager der Optical und RF Group von ST. Ab dem zweiten Halbjahr 2025 werde ST die Fertigung der neuen SiPho-Chips der »PIC100«Familie hochfahren.

Der Pluggable-Optics-Markt wächst rasant

Auch nach Ansicht von von Analysten wird die KI-Entwicklung den Markt für optische Trasceiver über die nächsten Jahre einen kräftigen Schub verleihen. »Der Pluggable-Optics-Markt für Datencenter ist 2024 auf einen Umsatz von 7 Mrd. Dollar gekommen. Von 2025 bis 2030 wächst er voraussichtlich um durchschnittlich 23 Prozent pro Jahr auf mehr als 24 Mrd. Dollar. Dabei prognostizieren wir, dass die auf Silicon-Photonics-Modulatoren basierenden Transceiver ihren Marktanteil von 30 Prozent im Jahr 2024 auf 70 Prozent im Jahr 2030 ausbauen werden«, sagt Dr. Vladimir Kozlov, CEO und Chief Analyst von LightCounting.

Tausende und sogar hunderttausende optische Transceiver bilden das Rückgrat der Verbindungen in einem Datencenter. Diese Module dienen der Umwandlung optischer Signale in elektrische und umgekehrt, um für den Datenfluss zwischen den als Rechenressourcen dienenden GPUs (Graphics Processing Units) sowie Switches und Speichern zu sorgen. Die neue, proprietäre Silicon-Photonics-Technologie (SiPho) von ST versetzt die Hersteller dieser Transceiver in die Lage, mehrere komplexe Bauelemente in einem einzigen Chip zu kombinieren. Weil ST die SiPho-Chips auf Basis ihrer nächsten BiCMOS-Technologie-Generation fertigt, erreichen sie höhere Datenübertragungsraten als zuvor und nehmen dabei weniger Strom auf.

Der richtige Zeitpunkt für die neue SiPho-Generation

»Jetzt ist der Zeitpunkt genau der richtige, um eine energieeffiziente Silicon-Photonics-Technologie auf Basis der neuen BiCMOS-Generation vorzustellen, so dass die Hyperscaler zusammen mit ihren Transceiver-Herstellern optische Verbindungsprodukte entwickeln können, die 800 Gb/s bzw. 1,6 Tb/s erreichen«, Remi El-Ouazzane, President der Microcontrollers, Digital ICs and RF Products Group von STMicroelectronics. »Unsere SiPho-Chips werden in Europa in unserer Fab in Crolles auf 300-mm-Prozessen hergestellt. Die Kunden können also auf eine unabhängige, für große Stückzahlen ausgelegte Lieferquelle für zwei zentrale Bestandteile ihrer Strategie zur Entwicklung optischer Module zugreifen.«

Kooperation mit Partnern durch die Wertschöpfungskette

Für die Entwicklung der neuen SiPho-Chips hat ST mit verschiedenen Partnern durch die gesamte Wertschöpfungskette zusammengearbeitet. Nach den Worten von Remi El-Ouazzane will ST ein Schlüsselanbieter von Silicon-Photonics- und BiCMOS-Wafern für den Datencenter- und AI-Cluster-Markt zu werden, die sei der erste Schritt für den Aufbau einer umfangreichen PIC-Produktfamilie (Photonic Integrated Circuits), »sei es für Pluggable-Optics von heute oder die Optical I/Os von morgen.«

Ein wichtiger Kunde bei der Entwicklung ist Amazon Web Services (AWS), das seine eigenen KI-Trainings- und Inferenzchips hat. »AWS hat sehr eng mit uns in der Entwicklung der SiPho-Chips zusammengearbeitet, genauso wie ein führender Hersteller von optischen Transceivern«, erklärt Vincent Fraisse.

Auch für optische Chip-to-Chip-Interconects

Diese Technik eignet sich aber nicht nur für die optischen Module in Datenzentren. Damit können auch Chips und Chiplets direkt über Licht verbunden werden, um schon auf dieser Ebene die Datenraten zu erhöhen und vor allem die Leistungsaufnahme durch den Übergang zu optischen Verbindungen deutlich zu reduzieren. Auch auf diesem Gebiet arbeitet ST mit Start-up-Firmen zusammen, die optische Prozessoren entwickeln.