Whoscored(中国·中文)官网-专注足球数据分析的专业平台

硅基光电子技术在IEEE ISSCC 2024集成电路学术大会上展现光辉

IEEE ISSCC 简介

ISSCC(国际固态电路会议)是“IEEE International Solid-State Circuits Conference”的缩写，是国际学术界和企业界公认的集成电路设计领域最高级别会议，被认为是集成电路设计领域的“世界奥林匹克大会”，会中介绍和发布全球最新、最领先的芯片技术，代表了集成电路产业的发展的最前沿。2024年会议于2月18日至22日，以“ICs FOR A BETTER WORLD”为主题，强调了集成电路对各个领域和日常生活的重大影响。ISSCC 2024汇集了来自学术界和工业界的精英，为从事集成电路（IC）设计和应用前沿的工程师提供了一个充分的交流平台，保持技术的更新，交换想法，与领军专家建立联系。

2024年关键技术趋势和亮点：

1.高效Chiplets和片对片通信：ISSCC 2024突出的最显著趋势之一是chiplet-based架构的演进和高效片对片通信的关键作用。这一趋势由满足现代应用从高性能计算到能量敏感移动设备的多样化需求的灵活、可扩展和高效计算解决方案的需求驱动。会议关于chiplets的会议强调了业界向异构集成的转变，其中不同的工艺技术和计算架构被组合在一起，以实现通过传统的单片SoC设计无法达到的性能和能源效率增益。这种方法需要高级互连解决方案，以确保chiplets之间的无缝通信，促使在收发器设计、协议标准化和跨领域系统架构优化方面的创新。

2.数字增强模拟电路：数字增强模拟电路代表另一个关键趋势，专注于通过集成数字功能克服传统模拟设计的局限性。这一趋势应对了在高级技术节点上变得更加明显的设计复杂性、功耗和对工艺、电压及温度（PVT）变化的敏感性的挑战。通过校准和数字信号处理等技术，这些电路实现了更高的效率、更快的上市时间和增强的性能，突出了模拟和数字领域最佳特性的融合，用于混合信号、RF和电源管理系统的应用。

3.机器学习加速器和计算内存（CIM）：机器学习加速器和CIM架构位于启用AI和ML工作负载的前沿，ISSCC 2024对这些领域给予了显著关注。随着AI应用在复杂性和普遍性上的增长，对专门硬件的需求日益迫切，这些硬件能够以能源高效的方式提供高计算功率。关于ML硬件的会议重点放在支持神经网络模型的扩展和AI算法的高效执行的架构创新和设计策略上，强调硬件软件协同设计的重要性以及内存计算在革新AI处理中的潜力。

4.新兴感知和计算技术：包括量子计算、神经形态计算和高级感知系统在内的新兴感知和计算技术，标志着会议的前瞻性视角。探索了扩展传统计算范式能力的技术，提供了新的处理、感知和与物理世界接口的方法。对这些新兴领域的强调反映了半导体行业探索可能提供计算能力、能源效率和广泛应用功能突破的新解决方案的意愿。

5.安全性和弹性增强：在普遍计算和物联网（IoT）的背景下，数字系统中安全性的日益重要性是ISSCC 2024的另一个亮点。会议专门致力于增强安全性和抵御侧信道攻击的弹性，承认了安全硬件基础的关键需求。这些讨论围绕创新的电路和系统级方法旋转，以保护设备免受外部威胁，确保数据的完整性和保密性，在数字安全非常重要的时代。

硅基光电子技术

ISSCC 2024会议展示了在硅基光电子技术方面的进步，强调了在推动微电子和通信系统边界方面的关键作用：

1.Silicon Photonics Based High Throughput Optical Transceivers：

AMD的Mayank Raj提出的这个会议重点关注利用硅基光电子技术的高吞吐量光学收发器。这些进步对于满足数据中心和电信网络中对带宽和速度不断增长的需求很重要。通过利用硅基光电子的属性，如与现有CMOS制造过程的兼容性以及在硅芯片上集成光学组件的能力，这些光学收发器承诺显著提高数据传输率，同时降低功耗和成本。

2.Micro-Transfer Printing for Heterogeneous Electronic-Photonic

Integrated Circuits

Ghent University - IMEC的Gunther Roelkens介绍了一种创新的制造技术，微转印，用于创建异构电子-光子集成电路。这种方法允许精确地将光子设备放置在电子电路上，实现光学和电子在微观尺度上的无缝集成。这项技术对于开发紧凑、能源高效的系统非常重要，这些系统将电子的高速数据处理能力与光子学的高带宽、低延迟通信优势结合起来。

图：a)集成光学发射器的示意布局。b) 使用微转印技术在预定义凹槽中的III-V放大器的PICs显微镜图像，显示了金属化后的微转印SOA（半导体光放大器）。

3.Silicon Photonics and Foundry Requirements for AI Datacenters

来自NVIDIA的Tom Gray讨论了在AI数据中心基础设施中实施硅基光电子技术的具体要求和挑战。硅基光电子技术在数据中心的集成对于解决AI和机器学习工作负载的高速、大容量数据传输需求非常重要。这个会议强调了代工能力在大规模生产硅基光电子组件方面的重要性，强调了与现有半导体制造过程的标准化和兼容性的需求。

4.Electronic-Photonic Systems-on-Chip for Compute， Communications and Sensing

UC Berkeley的Vladimir Stojanovic探讨了在单一片上系统（SoC）平台上集成电子和光子组件的方法。这种方法将推进以史无前例的效率和速度执行计算、通信、感知功能的SoC开发。电子和光子元素在SoC内的协同作用为高级计算系统的设计开辟了新途径，这些系统可以应对最具挑战性的应用，如自动驾驶汽车，高性能计算和物联网。

5.Photonics for Die-to-Die Interconnects： Links and Optical I/O Chiplets

Ayar Labs 的Chen Sun发表硅基光电子技术在提升芯片间通信能力方面的进展，重点强调了开发连接和光输入/输出芯片组，这对于提高半导体技术中的数据传输速率和效率非常重要。

观察和未来方向

ISSCC 2024素有微电子领域的奥林匹克等级的殿堂称号，对于硅基光电子相关主题的关注反映了明确的趋势，即电子芯片技术和硅基光电子技术的融合，这一趋势是由对更快更有效的数据通信系统的需求驱动的。技术的进步显示了硅基光电子技术在革新半导体行业方面的潜力，大会上提供的解决方案兼具技术优越和经济可行性。

高吞吐量光学收发器的持续开发、电子-光子集成的创新制造技术以及硅基光电子在AI数据中心和SoCs中的施行，表明了这项技术已经成熟并准备广泛应用。随着行业的发展，硅基光电子技术有望在塑造数据通信未来方面发挥关键作用，对所有依赖高速数据传输和处理能力的领域产生影响。