Fotonika, procesory komunikacyjne nowej generacji

 

Czy istnieje potrzeba fotonowych iPhone'ów i smartfonów? Dziś mamy bardzo interesujący temat z naszym gościem, Danielem Pérez Lópezem, CTO i współzałożycielem iPRONICS, programowalna fotonika.

„Kiedy mówimy o programowalnej fotonice, mamy na myśli możliwość integracji sygnałów świetlnych w chipie półprzewodnikowym, co jest powszechnie znane jako zintegrowana fotonika, zintegrowana optyka.” -Daniel Perez Lopez

Włącz teraz i oglądaj do końca, nie chciałbyś tego przegapić!

Posłuchaj tego podcastu:

Pobierz ten odcinek

Obejrzyj wideo:

 

Wyróżnione momenty:

• wprowadzenie do Daniela Pereza Lopeza, współzałożyciela i CTO iPronics
• Co to są programowalne fotoniki?
• Pole fotoniki lub zintegrowane pole fotoniki, jest głównie ograniczone do dwóch kluczowych segmentów rynku napędzanych wolumenem, które to są transceivery i centra danych
• Jedną z rosnących korzyści fotoniki jest możliwość konfigurowania systemów w czasie rzeczywistym, w zależności od konkretnych warunków środowiskowych i określonej wydajności
• Technologia fotoniki jako technologia uzupełniająca elektronikę
• Daniel opisuje strukturę procesora fotonowego iPronics i sposób jego działania
• iPronics osiągnęło miniaturyzację, uważają, że redukcja formy jest sposobem na otwarcie ich produktu na większy rynek
• Czy istnieje potrzeba fotonowych iPhone'ów i smartfonów z czystym procesorem fotonowym?
• Daniel wymienia różne zastosowania fotoniki, w tym w systemach RF
• Współintegracja laserów z zintegrowanymi obwodami fotonowymi to już nie jest wysoka technologia
• Ulepszona technologia, prędzej niż później; integracja wysokowydajnego fotoejektora w chipie to już nie jest wyzwanie
• Lasery brzmią fajnie, ale miniaturyzacja lub skupienie się na formie i dostarczanie wysokowydajnych systemów są bardziej priorytetowe
• Czy jest już dostępny jakiś produkt iPronics z półki do integracji?
• iPronics skupia się na przestrzeni komunikacyjnej dla komunikacji optycznej i zarządzania komunikacją RF oraz przetwarzaniem komunikacji wewnątrz centrów danych

Linki i zasoby:

• Przeczytaj powiązane artykuły:
  • Wyzwania integracji fotoniki krzemowej w projektowaniu PCB
  • Elektronika kwantowa vs. fotonika: Nowe chipy zmienią równowagę
  • Łącza optyczne w projektowaniu PCB: Postępy w 2020 roku i później
• Połącz się z Danielem Pérez Lópezem na LinkedIn
• Odwiedź stronę iPronics website

Stenogram:

Daniel Perez Lopez:

Dokładnie. To kwestia kosztów. To kwestia czasu, a także kwestia wydajności, którą umożliwia programowalne urządzenie fotonowe. Więc, poza prototypowaniem czy szybkim rozwojem, my w iPronics zdecydowanie wierzymy, że są jeszcze inne korzyści poza tymi.

Zach Peterson:

Witam wszystkich i zapraszam na podcast Altium On Track. Jestem waszym gospodarzem, Zach Peterson. Dzisiaj rozmawiamy z Danielem Perez Lopezem, współzałożycielem i CTO iPronics. To interesujący obszar, który oczywiście jest moją pasją. Dzisiaj będziemy rozmawiać o fotonice, a konkretnie o programowalnych chipach fotonowych. Daniel, bardzo dziękuję za dołączenie do nas dzisiaj.

Daniel Perez Lopez:

Dziękuję. To przyjemność.

Zach Peterson:

Tak, więc osoby, które mnie znają lub które oglądały program lub jakiekolwiek moje inne filmy od jakiegoś czasu wiedzą, że pochodzę z dziedziny optyki, a potem przeszedłem do elektroniki, i to, co robisz, myślę, że jest pewnego rodzaju fuzją między optyką a elektroniką. Więc może powiesz nam, co robi iPronics, jaki jest wasz produkt.

Daniel Perez Lopez:

Świetnie. Więc tak, myślę, że aby wyjaśnić koncepcję, kiedy mówimy o programowalnej fotonice, mamy na myśli zdolność do pierwszego integrowania sygnałów świetlnych w chipie półprzewodnikowym, co jest powszechnie znane jako zintegrowana fotonika, zintegrowana optyka. To dziedzina, która pozwala nam mieć transceivery dla połączeń internetowych, dla centrów danych itd. Ale kiedy mamy kluczowe słowo programowalne, odnosimy się do czegoś innego, co jest rozszerzeniem dziedziny, aby zapewnić możliwość programowania sekwencji opartych na świetle. Więc aby dać konkretny przykład, zintegrowany sekret fotonowy dzisiaj i w ciągu ostatnich, powiedziałbym, 20 lat wygląda jak chip, w którym integrujemy przewodniki falowe zamiast przewodów. Więc jesteśmy w stanie zintegrować sygnały optyczne, wprowadzić je do chipa optycznego i jesteśmy w stanie wykonać pewne przetwarzanie w ramach tego zintegrowanego sekretu fotonowego.

Ale to, co umożliwiamy, to programowalność tego sygnału. Więc istnieje paralelizm, który możemy tutaj użyć, który jest programowalną tablicą bramek, programowalnym urządzeniem logicznym w elektronice w przeciwieństwie do specyficznego dla aplikacji zintegrowanego sekretu w elektronice. Więc iPronics będzie dostarczać ten programowalny odpowiednik FPGA, ale w tym przypadku z zintegrowanym sekretem fotonowym, a nie z elektroniką.

Zach Peterson:

Więc myślę, że to sugeruje, że większość zintegrowanych obwodów fotonowych do tej pory była w zasadzie statyczna, tak jak Asics, jak mówisz.

Daniel Perez Lopez:

Dokładnie. Jak wspomniałem, dziedzina fotoniki lub zintegrowanej fotoniki jest głównie ograniczona do dwóch kluczowych segmentów rynku napędzanych wolumenem, które to są transceivery i centra danych. Więc generacja układów sprzętowych, która pozwala nam przesyłać dane w sieciach optycznych i wewnątrz centrów danych. Ale technologia dojrzewała przez ostatnie 30 lat i została wykazana jako konkurencyjna w różnych dziedzinach aplikacji od LIDAR po przetwarzanie optyczne w innych dziedzinach, takich jak na przykład fotonika kwantowa czy bardziej klasycznie zorientowane operacje. Jest również znane, na przykład, że można używać generacji i detekcji sygnałów RF z pomocą sekwencji integralności fotoniki. Istnieje również możliwość integracji tych systemów i komponentów.

Jednakże, ponieważ jesteśmy ograniczeni, lub technologia jest ograniczona do projektów specyficznych dla aplikacji, czas wprowadzenia na rynek, czas na rozwój jest naprawdę wysoki i tylko kilka firm może faktycznie zainwestować w te rodzaje długich cykli iteracji. Jednakże, dodanie programowalnego urządzenia fotonowego w ten sam sposób, co dzieje się z FPAs w elektronice, to okazja do drastycznego skrócenia tych czasów na rozwój oraz ogólnych kosztów związanych z rozwojem produktu opartego na zintegrowanym obwodzie fotonowym.

Zach Peterson:

Rozumiem. Więc rynek naprawdę potrzebuje programowalnego rozwiązania po prostu ze względu na ograniczony rozmiar rynku, szczególnie dla Asics, albo koszty przetwarzania i produkcji znacznie spadają dla wszystkich tych fotonik specyficznych dla aplikacji, albo musisz mieć programowalne rozwiązanie, aby móc wprowadzić je na rynek.

Daniel Perez Lopez:

Tak, dokładnie. To kwestia kosztów. To kwestia czasu i to także kwestia wydajności, którą umożliwia programowalne urządzenie fotonowe. Więc poza prototypowaniem czy szybkim rozwojem, my w iPronics zdecydowanie wierzymy, że jest coś więcej poza tymi korzyściami. Na przykład, aby podać kilka konkretnych zastosowań, jeśli pomyślisz o, powiedzmy na przykład, systemie RF na froncie, który wymaga pewnego rodzaju adaptowalności do zauważalności, elastyczności, jeśli myślisz o stacjach bazowych następnej generacji 5G 6G, istnieje duże zapotrzebowanie na adaptowalność i możliwość rekonfiguracji systemu w czasie rzeczywistym w oparciu o konkretne warunki środowiskowe lub w oparciu o konkretną wydajność, którą potrzebujesz uzyskać w jednym czasie lub innym. Więc programowalna fotonika idzie nawet poza redukcję kosztów i czasu na rozwój. Chodzi także o kluczową wydajność, która umożliwi systemy komunikacyjne lub procesory następnej generacji.

Zach Peterson:

Więc mówiąc o procesorach nowej generacji, jednym z obszarów, w których wielokrotnie widzę pojawianie się tego typu procesorów, czy to procesory kwantowe, czy fotoniczne, czy kwantowo-fotoniczne, jest przetwarzanie AI. Specjalizowane układy, które mogą być umieszczane w centrach danych i mogą bezpośrednio łączyć się optycznie między serwerami, a następnie mają bardzo wysoką moc obliczeniową i mogą przetwarzać wszystkie te dane dla AI, czy to jest typ rynku, na którym się koncentrujecie, czy może celujecie w mniejsze urządzenia, które potrzebują wysokiej mocy obliczeniowej i mogą skorzystać z tego typu rozwiązania w porównaniu do powiedzmy małego procesora FPGA z różnych powodów?

Daniel Perez Lopez:

Tak, to zdecydowanie dobre pytanie. Na rynku jest obecnie wiele firm, z których większość powstała w ciągu ostatniej dekady, a nawet pięciu lat, które dążą do wyścigu w dziedzinie fotonicznego sprzętu AI, fotonicznego oprogramowania AI. W społeczności, zarówno przemysłowej, jak i akademickiej, trwa dyskusja, gdzie każdy próbuje analizować, jaka jest rzeczywista korzyść z technologii fotoniki. Jak wspomniałeś, jest to bezpośrednia substytucja tego, co obecnie wykonujemy cyfrowo, jest to technologia porównawcza, która pozwala nam uzupełniać tam, gdzie elektronika nie jest w stanie dostarczyć. Zdecydowanie wierzymy, że technologia fotoniki jest technologią uzupełniającą do elektroniki. W większości przypadków lub w konkretnych przypadkach aplikacji, nie ma sensu próbować zastąpić technologii, która już dobrze sprawdza się w określonej funkcjonalności. Więc zamiast wynajdywać koło na nowo dla czegoś, co działa, ludzie, praktycy, inżynierowie programowalnej fotoniki, inżynierowie fotoniki, projektanci i firmy będą kierować się tym, co faktycznie przynosi wydajność nowej generacji.

Jeśli chodzi na przykład o AI. Z AI można próbować celować w mnożenie i akumulację danych w domenie fotonicznej lub można skupić się na połączeniach, przemieszczaniu danych między różnymi zasobami, DPU i innymi systemami w klastrach obliczeniowych, na przykład, jest to otwarta dyskusja, która ma miejsce dzisiaj w społeczności. Z iPronics, na co skupiliśmy się w naszych pierwszych trzech latach, to bycie w stanie dostarczyć coś namacalnego naszym klientom. Myślę, że jesteśmy jedną z niewielu firm, która faktycznie dostarcza produkty klientom obecnie, zamiast próbować wynaleźć przyszłość. Więc już dostarczamy w teraźniejszości i to pozwala nam otrzymywać bezpośrednie opinie od firm. Nasi klienci pracują w wielu różnych dziedzinach, niektórzy z nich w komunikacji, niektórzy w czystym przetwarzaniu sygnałów, niektórzy w przetwarzaniu sygnałów fotoniki RF, a niektórzy nawet w obliczeniach. Jesteśmy bardzo blisko wszystkich tych rynków i otrzymujemy od nich opinie oraz pracujemy nad naszymi produktami nowej generacji już na podstawie tych opinii.

Zach Peterson:

Więc kiedy mówisz, że ktoś będzie używał jednego z waszych systemów lub jednego z waszych produktów, myślę, że kiedy ktoś słyszy o zintegrowanym obwodzie fotoniki, będzie próbował umieścić to na przykład w PCB lub wmontować w zestaw elektroniki i powie, no dobrze, jak mogę uzyskać interfejs optyczny do układu? Jak mogę wprowadzić sygnały do układu? Czy jest interfejs elektryczny, czy wszystko jest optyczne?

Daniel Perez Lopez:

To świetne pytanie. Nasze procesory fotonowe dzisiaj wyglądają jak system rackowy, w którym zaimplementowaliśmy wszystko, czego potrzebujesz. Zasadniczo cała elektronika sterująca, która jest wymagana do napędzania procesora, mamy wszystkie interfejsy optyczne, mamy pewną logikę w urządzeniu. Podsumowując, mamy warstwę fotonową, warstwę elektroniczną i warstwę oprogramowania na wierzchu wszystkiego. Umożliwiamy więc naszym użytkownikom, i zdajemy sobie sprawę, że mierzymy to, jak niektórzy z nich mają mocne podstawy w fizyce, fotonice i ogólnie w sprzęcie optycznym. Niektórzy z nich nigdy nie słyszeli o fotonice, więc chcą używać systemu jako czarnej skrzynki. W tym przypadku, co zrobiliśmy, to opracowaliśmy zestaw narzędzi do tworzenia oprogramowania, który pozwala naszym promocyjnym programistom fotonowym, klientom, użytkownikom korzystać z technologii bez potrzeby bycia ekspertami w dziedzinie.

Jeśli mają ogólne doświadczenie w programowaniu, mogą używać naszych bibliotek zestawów narzędzi do tworzenia oprogramowania do programowania ich optycznych połączeń międzywęzłowych, optycznych przełączników, optycznych rozdzielaczy wiązek. Są więc w stanie dostosować amplitudę na fazie światła, jeśli chcą osiągnąć ten poziom. Ale jednocześnie, jeśli chcą po prostu zachować wysoki poziom perspektywy członka systemu, chcę tylko optycznego przełącznika routerowego lub optycznego filtra. Wystarczy, że podadzą specyfikacje, a system zostanie dla nich zaprogramowany. Z perspektywy interakcji, możesz wprowadzać i wyprowadzać swoje sygnały za pomocą złączy światłowodowych. Pracowaliśmy więc nad specyficznymi interfejsami, aby połączyć te światłowody z zintegrowanymi sekretami fotonowymi z tablicą włókien. Zapytałeś również o interfejsy. Już rozwijamy system, który pozwala również programować sygnały RF. Więc możliwe jest mieszanie sygnałów RF o wysokiej prędkości razem z sygnałami optycznymi. W tym sensie interfejsy wyglądają jak złącza RF, tablice włókien, a następnie port komunikacyjny do komunikacji z logiką urządzenia.

Zach Peterson:

Skoro to jest system rackowy, myślę, że ma to sens w środowisku centrum danych, gdzie wszystko jest umieszczone w rackach. To ma sens. Innym obszarem, gdzie to ma sens, jest wojsko zintegrowane. Wyjdą w teren, ustawiają racki i robią w zasadzie to samo co centrum danych, tylko w mniejszej skali, i jestem pewien, że możemy wymyślić jeszcze kilka przykładów. Teraz, skoro to jest system rackowy, oczywiście jest bardzo duży, nie przenośny, chyba że zamierzasz toczyć rack z przenośnym źródłem zasilania. Jak można to zmniejszyć i ostatecznie przenieść tę technologię do mniejszych urządzeń, które nie muszą być montowane w racku? Czy to jest możliwe? Czy to jest coś, co macie w planach? Co myślisz o tej możliwości?

Daniel Perez Lopez:

Tak, to zdecydowanie pytanie. Wspomniałem wcześniej, że prawdopodobnie jesteśmy jedną z niewielu firm na rynku, której udało się dostarczyć coś i to była nasza decyzja, nasze motto przez cały czas, być w stanie wprowadzić to na rynek jak najszybciej, aby nasi użytkownicy, klienci mogli cieszyć się technologią wcześniej niż później. Lepiej jest mieć coś na stelażu w 2022 roku niż czekać do 2026 roku, aby mieć coś o mniejszym formacie. Więc zasadniczo zdecydowaliśmy, że to jest droga do przodu. I mając to na uwadze, już pracujemy nad miniaturyzacją urządzenia.

Większość problemów lub wszystkie problemy, wyzwania, które pojawiają się wraz z redukcją formy, zostały już z naszej strony złagodzone. Nasze kolejne generacje będą coraz mniejsze i mniejsze, aż do osiągnięcia fundamentalnych limitów. Teraz nie sądzę, aby fundamentalne limity były blisko w przyszłości. Jak wspomniałeś, możliwość miniaturyzacji urządzenia dwa razy w ciągu roku, to nie jest coś szalonego. I jak wspomniałeś, naprawdę wierzymy, że redukcja formy to również sposób na otwarcie drzwi do dodatkowych segmentów rynku. Dzisiaj, sprzęt na stelażu pozwala być w laboratoriach na uniwersytetach, w firmach, w centrach danych, ale zminiaturyzowanie formy na pewno pozwala jeszcze bardziej zdemokratyzować technologię. Więc tak, to jest całkowicie zgodne z linią firmy.

Zach Peterson:

Tak, jest jeden żart, który często opowiadam na temat kwantów, który brzmi, że byłoby naprawdę świetnie, gdybyśmy mogli mieć kwantowy iPhone, ale musisz cały ten system chłodzenia i sam chip zminiaturyzować do formy iPhone'a. Więc to oczywiście sprawia, że zastanawiam się, czy pewnego dnia będziemy mieli fotoniczny iPhone lub fotoniczny Galaxy, jeśli jesteś użytkownikiem Samsunga.

Daniel Perez Lopez:

Tak, prawdopodobnie jest to zgodne z jednym z moich poprzednich komentarzy, próbującym na nowo wynaleźć to, co już działa bardzo dobrze. Na przykład, dlaczego? Wtedy pytanie brzmiałoby, dlaczego potrzebujemy fotonicznego smartfona? Jaki rodzaj problemu próbujemy rozwiązać? Oczywiście dzisiaj mamy ten wyświetlacz, który jest technologią fotoniki dla ekranu. Niektóre telefony komórkowe mają czujniki oparte na fotonice, ale jeśli mówimy o fotonicznym smartfonie i czymś, co całkowicie zastępuje procesor przez czysty procesor fotoniczny, nie sądzę, abyśmy mieli dzisiaj taką potrzebę. Więc teraz skupiamy się na, ponownie, słuchaniu rynku, jakie są rzeczywiste potrzeby? Jak dotąd nikt nie poprosił o telefon oparty na fotonice, więc staramy się skupić na, tak jak wspomniałeś, uzyskaniu lepszych form, poprawie technologii ogólnie i umożliwieniu następnej generacji.

Na przykład, myślę, że skoro wspomniałeś o telefonach, jednym z obszarów, który naszym zdaniem jest bardzo interesujący dla programowalnej fotoniki, są stacje komunikacyjne następnej generacji 5G, 6G. Naprawdę wierzymy, że adaptowalność, elastyczność, która jest wymagana przez nowe protokoły, a także posiadanie systemu, który musisz uaktualniać z perspektywy sprzętowej przez dwa lata, nie idzie dobrze z czymś, co ma być niezwykle elastyczne, ulepszalne z protokołu następnej generacji na protokół następnej generacji. Posiadanie możliwości po prostu aktualizacji oprogramowania sprzętu, i to jest możliwe tylko z programowalną fotoniką.

Zach Peterson:

No cóż, poruszyłeś temat analogii do FPGA z programowalną fotoniką, prawda? Więc ktoś mógłby słusznie zapytać, dlaczego FPGA miałoby zawieść w tej aplikacji? Dlaczego programowalny chip fotoniczny ma przewagę?

Daniel Perez Lopez:

Tak, tak. To świetne pytanie. Wtedy wchodzimy w obszar porównywania korzyści płynących z fotoniki w stosunku do elektroniki ogólnie, a nie w stosunku do innych podejść fotonicznych. I na to pytanie, gdzie fotonika się wyróżnia, to w szerokiej gamie obszarów. Na przykład, jeśli używasz fotoniki do wspomagania systemów RF, fotonika pozwala na zapewnienie elastyczności, na przykład, umożliwiając stworzenie rekonfigurowalnego filtra, który jest w stanie pracować z sygnałami na przykład 28 gigaherców, 37 gigaherców, 10 gigaherców, pięć gigaherców. Możliwość zrobienia tego w sposób rekonfigurowalny z systemami RF jest prawdziwym wyzwaniem. Więc możliwość posiadania filtra RF, który możesz filtrować bezpośrednio w domenie RF lub domenie RF-elektronicznej, umożliwiając rekonfigurację szerokości pasma i jednocześnie centralnej częstotliwości, jest wyzwaniem dla obecnych systemów RF.

To coś, w czym potencjalnie może pomóc fotonika. Dlaczego? Ponieważ używasz modulatora. Przenosisz swój sygnał z domeny RF do domeny fotonicznej, gdzie masz całą potrzebną elastyczność, a następnie możesz wrócić do domeny RF lub fali milimetrowej, aby mieć swój sygnał przekształcony i przetworzony. Podobnie, możesz chcieć mieć połączenie kanału światłowodowego z anteną, a wtedy twoje interfejs jest już optyczny. Więc jeśli chcesz to rozwiązać za pomocą elektronicznego FPGA lub silnika elektronicznego, musisz przekonwertować swój optyczny sygnał na obecny domenę przed jakimkolwiek przetwarzaniem.

Jeśli masz sygnał, który już przychodzi w domenie optycznej, możesz skorzystać z tego i wykonać pewne przetwarzanie tam z ogromną prekonfiguracją. Jeśli opierasz się na światłowodach, a nie na okablowaniu elektronicznym, możesz również skorzystać z niskich strat dystrybucyjnych, a następnie możesz rozprowadzić swój sygnał na różne światłowody i obszary. Oczywiście, ta rozmowa zależy od aplikacji, na które się koncentrujemy. W tym przypadku mówimy o możliwościach dla przyszłych stacji bazowych i komunikacji 5G, 6G, ale to samo dotyczy innych aplikacji.

Zach Peterson:

Więc poruszyłeś, lub wspomniałeś o interfejsie między RF a fotoniką, i już rozmawiamy o interfejsie między elektroniką a fotoniką, i myślę, że dla niektórych osób może to być trochę trudne, ale przynajmniej jest tam analogia dla diod LED i fotodiod i tego typu rzeczy, które są trochę bardziej intuicyjne. Ale jak dochodzisz do tego interfejsu między RF a fotoniką? Czy robisz RF przez światłowód, ale na chipie?

Daniel Perez Lopez:

Tak, to dobre pytanie. Dwa kluczowe interfejsy, które musisz dopasować do światów RF i fotoniki, jak wspomniałeś, to modulator, gdzie masz wejście RF do modulatora, a następnie modulator ma laser, i na wyjściu modulatora, co masz, to zmodulowany sygnał, który w zasadzie przenosi nośnik optyczny jako wsparcie wyzwania, a następnie twoje informacje teraz przeskoczyły z kilku gigaherców do domeny optycznej, która jest ekstremalnie wysokimi częstotliwościami. Więc jeśli porównasz wejście i wyjście modulatora, teraz przeskakujesz do 193 teraherców.

Jesteś teraz w domenie optycznej. Wykonujesz przetwarzanie, a jeśli masz fotowyrzutnik, możesz uzyskać bicie sygnału z nośnikiem i otrzymać sygnał z powrotem do domeny RF. Tak działają dwa podstawowe interfejsy. Dla kogoś, kto nie jest zaznajomiony z tym, zwykle potrzebujesz faktycznie sterownika i sekretu lub sekretu, który pozwala przenieść sygnał RF do modulatora, w zasadzie musisz dopasować impedancję do 50 omów, w zależności od modulatora, który masz, aby przekonwertować sygnał do domeny optycznej. Podobnie jest z fotodiodą. Musisz również mieć jakiś transceiver, który jest wzmacniaczem, jeśli chcesz, aby twój foto został przekształcony z domeny optycznej do domeny elektronicznej, a następnie być w stanie wzmacniać sygnał, aby uzyskać dobry sygnał.

Zach Peterson:

Okay. Więc inną rzeczą, którą wspomniałeś, jest to, że w zasadzie modulujesz sygnał laserowy, jeśli dobrze Cię zrozumiałem. I kolejna rzecz, o której myślę, że ludzie pomyślą, gdy to usłyszą, jest taka, że wszystko to jest w widzialnej domenie, ale to nie jest w widzialnej domenie. To wszystko jest na standardowych długościach fal światłowodowych, zgadza się?

Daniel Perez Lopez:

Tak, dokładnie tak. Więc co obecnie znajduje się w chipie naszych urządzeń, to włączamy programowalną fotoniczną logikę przetwarzania. To nie tylko rekonfigurowalne optyczne rdzenie, ale również pewne pasywne komponenty, rekonfigurowalne bloki IP, coś na kształt specyficznych dla aplikacji bloków, wszystko razem w naszych sekretach integralności fotoniki. Nasz laser dzisiaj nie znajduje się w sekrecie integralności fotoniki, ale znowu, technologia, zintegrowana technologia fotoniki, dojrzała znacząco w ciągu ostatnich 10 lat w zakresie współintegracji laserów z zintegrowanymi obwodami fotoniki. Więc to już nie jest rakietowa nauka, być w stanie umieścić laser współzintegrowany z chipem. A co do twojego pytania, jeśli masz system radiowy lub światłowodowy, oznacza to, że część systemu jest rozproszona, więc masz światłowód, który łączy dwa punkty. Może to być nadajnik na stacji bazowej lub w centrali, może to być odbiornik w antenie lub gdzieś indziej.

Te dwa punkty są połączone przez optyczne połączenie lub mogą być również wewnątrz centrum danych. Możesz mieć światłowód łączący jeden serwer z drugim. W tym przypadku mówimy o komunikacji krótkiego zasięgu lub długiego zasięgu, a logika za tym jest podobna. Używamy optycznej ścieżki, aby móc przekazywać sygnał świetlny, który przenosi informacje, a te informacje są generowane przez nadajnik-odbiorik, który zasadniczo, lub zewnętrzny modulator, generuje ten sygnał z innego obszaru do domeny optycznej. Następnie przechodzimy przez światłowód, docieramy do końcowej części łącza, nie konwertujemy sygnału, i możemy teraz z powrotem do domeny elektronicznej, będąc w stanie go użyć. Dzisiaj wysokoprędkościowe modulatory, wysokoprędkościowe fotodetektory to technologia, to komponent, który może być zintegrowany w chipie i w naszej programowalnej sekwencji fotoniki, integrujemy również wysokoprędkościowe modulatory i fotodetektory.

Zach Peterson:

Więc jeśli chodzi o strukturę chipa, rozumiem, że integrujecie więcej wysokoprędkościowych modulatorów i tego typu rzeczy na chipie, ale potem poruszyłeś temat źródeł światła, a także detektorów światła jako jednego z wyzwań integracji. Byłem na konferencji fotoniki IEEE około cztery lata temu, i był tam cały panel poświęcony tylko temu tematowi, jak zintegrować źródła światła i detektory światła z fotoniką krzemową, i to było w 2019 roku. Więc jakie postępy nastąpiły od tego czasu? Ponieważ wtedy nadal dyskutowano, czy przełączyć wszystko na Saega? Czy robimy fotonikę dwu-sześć? Jakie postępy nastąpiły od tego czasu?

Daniel Perez Lopez:

Jeśli chodzi o detektory, nie sądzę, aby to był już problem. Jest dobrze znane, że w fotonice krzemionkowej to, co robisz, to integrujesz swój manual na warstwie manualnej. Więc ten materiał jest dostępny do uzyskania dobrze działających fotodetektorów na chipie, aby stworzyć swoje odbiorniki, i jest to materiał kompatybilny ze wszystkimi podstawowymi procesami i tak dalej. Więc integracja wysokowydajnych fotowyrzutników w chipie to nie wyzwanie. Rzeczywiście, są coraz lepsze pod względem czułości, prądu ciemnego. Więc dwie kluczowe metryki dla kluczowej równowagi komunikacyjnej. Jeśli chodzi o laser, to coś, co zdecydowaliśmy, że nasze produkty pierwszej generacji nie będą zawierały współintegracji laserów w systemie. Pierwsza motywacja jest taka, że nie potrzebujemy tego, aby mieć w pełni funkcjonalne urządzenie. Jak wspomniałem, skupiliśmy się na istocie, aby upewnić się, że produkt, który dostarczamy jako pierwszy dostępny komercyjnie programowalny procesor fotonowy, pozwala naszym użytkownikom jak najszybciej skorzystać z zaawansowanej technologii.

Współintegracja z laserem nastąpi, gdy będziemy wiedzieć, że to jest faktycznie kolejny krok do osiągnięcia na konkretnym celu dotyczącym formy i tak dalej. Ale z pewnością dla form, które rozważamy na przyszłość, można pomyśleć o integracji na poziomie nauki o płytach, nadal laser może być zintegrowany w formie podobnej do motyla i można to łatwo wprowadzić. I w tym samym czasie, gdy rozmawiamy, są przynajmniej trzy fabryki, trzy z kluczowych fabryk na świecie, które już oferują lub zaczynają oferować współintegrację laserów w systemach. Poziom dojrzałości to technologia, która istnieje od powiedzmy kilku lat. Więc zajmie trochę więcej czasu, aby uzyskać w pełni stabilne procesy i jak najwyższe umowy. W międzyczasie kontynuujemy pracę nad tym, gdzie faktycznie dodajemy wartość, czyli na warstwie oprogramowania programowalnej fotoniki i w produktach następnej generacji. Na bazie programowalnej fotoniki.

Zach Peterson:

Czy klienci zaczęli domagać się lub pytać o ten poziom integracji, czy klienci wciąż przyzwyczajają się do tego, co mogą nawet zbudować z chipami fotonowymi i dużym procesorem fotonowym jak ten?

Daniel Perez Lopez:

Więc myślę, że wiele, wiele razy otrzymałem pytanie, czy integrujemy nasze źródło laserowe, czy nie. Moja odpowiedź jest zawsze taka, jaki format potrzebujesz? Zamiast skupiać się na tym, co możemy zintegrować, a czego nie możemy, ważne jest, jaki jest rzeczywisty format? Zrozummy, jakie są cele, ograniczenia. Nasz zespół pracował przez trzy lata nad miniaturyzacją kluczowych części systemu, które muszą być zminiaturyzowane. Pracowaliśmy nad miniaturyzacją całej elektroniki sterującej, logiki, zintegrowanego obwodu fotonowego, aby poprawić gęstość, pakowanie, wszystkie różne rzeczy, które są również częścią produktu.

Laser z pewnością jest również częścią produktu. I jak dotąd myślę, że skupiliśmy się na tym, co faktycznie ma znaczenie dla naszego ostatecznego formatu. I myślę, że dyskusje na temat lasera na pewno pojawią się w najbliższym czasie i będziemy się do tego przygotowywać, ale to nie jest, myślę, że przynajmniej dla firm, które są bez własnych zakładów produkcyjnych, skupionych na rozwijaniu ich kluczowej wartości, ich kluczowych produktów, myślę, że nacisk powinien być położony na cały system i to, co faktycznie napędza ostateczną wydajność i formaty.

Zach Peterson:

Więc tak, wygląda na to, że skupienie się na formacie pozwala ci kontynuować przesuwanie granic miniaturyzacji każdego z różnych komponentów i chyba odkładać integrację laserów bezpośrednio na chip tak długo, jak to możliwe, dopóki nie zacznie się pojawiać dużo osób domagających się fotonowego iPhone'a.

Daniel Perez Lopez:

Tak, dokładnie. Więc jak tylko zobaczymy, że istnieje rynek o dużej objętości w czymś, co drastycznie wymaga uzyskania rozmiaru odcisku palca zintegrowanego systemu fotonowego, wtedy faktycznie trzeba zintegrować absolutnie wszystko. Ale jeśli dla 95% pozostałych aplikacji wystarczy urządzenie na poziomie rozmiaru płytki, skupiamy się na zrozumieniu kluczowych parametrów, dostarczaniu faktycznej technologii, która pozwala nam teraz działać. I oczywiście to umieści technologię, programowalną technologię fotonową w idealnej sytuacji, gdy raz cointegracje laserów z urządzeniami, o których wspomniałem, że już się dzieje, są bardziej dojrzałe. Będzie stosunkowo łatwo zintegrować to z naszymi systemami.

Zach Peterson:

Obecnie rozwijasz w zasadzie pudełko, myślę, że opisałeś to niektórym osobom jako czarne pudełko, które można kupić z półki, a następnie podłączyć i zacząć używać. Jednak jeśli zagłębisz się w to pudełko, oczywiście znajdziesz tam wszystkie te różne komponenty. Jestem pewien, że większość z nich jest dostępna na półce, oprócz oczywiście twojego procesora. Więc teraz zastanawiam się, czy kiedykolwiek pojawi się okazja dla kogoś, aby powiedzmy po prostu kupić jeden z twoich procesorów, dobrać inne komponenty potrzebne do optycznego działania procesora, dostępne od ręki i może zbudować niestandardowy system wokół twoich produktów?

Daniel Perez Lopez:
 

Tak, więc pierwsza generacja procesora, którą wprowadziliśmy na rynek, to w zasadzie moduł wielkości szafy rack. Trudno jest go zintegrować z innymi produktami. Dlatego pozwala to, i umożliwia niektórym operatorom telekomunikacyjnym pierwszego szczebla, na przykład na świecie, zacząć pracować nad możliwościami technologii, nawet jeśli jeszcze nie można jej zintegrować w formie, która pozwalałaby na integrację z innymi produktami. Może być, jak wspomniałeś, chyba że znajdujesz się w centrum danych lub podobnym, to pozwala im zacząć proces uczenia się programowalnej fotoniki. To naprawdę szybki proces uczenia się, ale już pracują nad generacją funkcji, ich własnymi algorytmami na bazie algorytmów, które dostarczamy. Ale całkowicie zgadzam się z tym, co wspomniałeś. To, co rozwijamy, to sprzęt oparty na płytach następnej generacji. Dlatego łatwiej jest zintegrować płytę z różnymi komponentami.

Więc zamiast myśleć o elektronice sterującej i wszystkim innym, urządzenie wielkości płyty będzie już zawierało zintegrowane sekrety fotoniki, niezbędną elektronikę sterującą, niezbędną logikę. Wtedy musisz martwić się tylko o to, co ma znaczenie dla twojego produktu. Jeśli masz na przykład, powiedzmy, że rozwijasz system wewnątrz centrum danych lub stacji, gdzie chcesz mieć inteligentny router łączący team speeders, optyczne połączenia międzysystemowe, wtedy skupisz się na interfejsach optycznych i interfejsie komunikacyjnym. Nie musisz rozwijać niczego innego. Zoptymalizowaliśmy już elektronikę sterującą, aby uzyskać szybki czas prekonfiguracji, aby uzyskać całą synchronizację między warstwą oprogramowania, więc jako użytkownik możesz skupić się na tym, gdzie możesz faktycznie dostarczyć wartość.

Zach Peterson:

Rozumiem to i zdaję sobie sprawę, że wprowadzenie tego produktu pierwszej generacji na rynek jest naprawdę ważne, zwłaszcza dla być może deweloperów, którzy chcą budować na jego podstawie. Zastanawiam się tylko, czy kiedykolwiek pojawiłaby się okazja do wypuszczenia czegoś w formie modułu, tak aby miało integrację, o której mówisz, ze wszystką elektroniką sterującą zbudowaną wokół chipa, miało interfejsy optyczne gdzieś na module, a ludzie nadal mogliby się z nim łączyć w niestandardowym systemie. Ale myślę, że posiadanie modułów optycznych, czy też powinienem powiedzieć interfejsów optycznych na tym module, sprawia, że jest to trochę bardziej skomplikowane, ponieważ zazwyczaj w przestrzeni elektronicznej, kiedy myślimy o module, myślimy o czymś, co podłącza się do kilku złączy płytka do płytki i wszystko jest elektryczne, a potem nie martwimy się już o to. Ale kiedy dodasz element optyczny, myślę, że ludzie zastanawiają się, jak mógłbym się połączyć z tym modułem, aby wykorzystać to, zwłaszcza jeśli moja aplikacja nie będzie najlepiej obsługiwana przez jednostkę montowaną na stelażu.

Daniel Perez Lopez:

Do tego momentu, jeśli pomyślimy o systemie rozmiaru płytki, gdzie mamy zintegrowany sekret fotonowy, elektronikę sterującą i peryferia, czyli powiedzmy złącza lub porty, jeśli nie mamy płytki rozwojowej, ale płytkę, która może być zintegrowana z produktem i produkt wymaga połączeń optycznych, wtedy będzie to zależało od wolumenów, o których mówimy. Więc dla określonych wolumenów, które są wystarczająco duże, jest możliwe dla nas, aby po prostu wymieniać różne złącza i dostosować końcowe złącza do użytkowników. W przeciwnym razie kompletna płyta rozwojowa ze specyficznymi złączami MTP, mając z pojedynczym złączem, można przepływać więcej niż 24, 34, 64 włókna optyczne w pojedynczym złączu.

Więc z perspektywy łączności optycznej, myślę, że to dobry przykład. Dzisiaj, przeciwieństwem tego jest oczywiście, nieskonsolidowane, rozproszone sposoby, komponenty agregacji oparte na tych komponentach z pakietu. Możesz mieć swój modulator, możesz mieć swój fotodetektor, możesz mieć komponenty, które zasadniczo zużywają lub zajmują kilka centymetrów na centymetry, gdy są rozdzielone razem. A piękno naszych zintegrowanych urządzeń polega na tym, że większość tych elementów fotonowych jest zintegrowana w pojedynczym milimetrze na milimetr zintegrowanym sekrecie fotonowym. Więc fotodetektory nie są rozdzielone, połączenia nie są rozdzielone, wszystko inne to wszystko jest po prostu kompaktowe.

Zach Peterson:

Więc poruszyłeś temat liczby włókien optycznych, które muszą współpracować z tego typu systemem. Zakładam, że to wszystkie twoje wejścia/wyjścia, do których możesz uzyskać dostęp na chipie. Czy to prawda?

Daniel Perez Lopez:

No cóż, ogólnie silnik optyczny może mieć wiele różnych interfejsów. Więc możesz mieć, powiedzmy gołe porty optyczne. Jak wspomniałeś, mogą one przychodzić przez włókna optyczne. Lub istnieje wiele różnych sposobów dostępu do zintegrowanego obwodu fotonowego, ale włókno optyczne jest konwencjonalnym, który wchodzi w interakcje ze światem zewnętrznym. W zintegrowanym obwodzie fotonowym, który zawiera modulatory i fotodetektory, innym interfejsem, który będziesz miał, są wejścia i wyjścia analogowe wysokiej prędkości RF. Jeśli umożliwiasz również przetwarzanie oparte na analogu, na przykład dla aplikacji fotoniki mikrofalowej lub aplikacji RF. I jednocześnie możesz mieć również cyfrowe wejścia/wyjścia, więc podobne do tych, które możesz znaleźć na DPO lub procesorze w komputerze, będąc w stanie otrzymywać sygnały cyfrowe wewnątrz urządzenia systemu. A następnie twoje sygnały przechodzą przez przetwornik cyfrowo-analogowy, a następnie analog bezpośrednio zasila modulator. Więc powiedziałbym, że możesz mieć trzy interfejsy dla kompletnego silnika fotonowego.

Zach Peterson:

Rozumiem. Okay. Cóż, to wszystko bardzo interesujące. Zbliżamy się do końca czasu, ale myślę, że na nasze ostatnie pytanie, chciałbym zapytać, co widzisz jako może następną generację tych systemów? Czy to tylko miniaturyzacja jest twoim celem, czy widzisz to rozszerzanie się w obecnym formacie na szerszą gamę aplikacji? Może motoryzacyjne, może lotnicze, może medyczne, coś takiego? Czy to kombinacja tych dwóch, czy po prostu kierujesz się klientami?

Daniel Perez Lopez:
 

Tak, myślę, że odpowiedzią jest to, że kierują nami klienci, ale jednocześnie oczywiście badamy wewnętrznie, dokąd zmierza technologia, aby móc dostarczyć wydajność następnej generacji. W niektórych z wymienionych przez Ciebie dziedzin. Skupiamy się dzisiaj na przestrzeni komunikacyjnej dla komunikacji opartej na optyce i zarządzaniu dla komunikacji RF oraz przetwarzaniu komunikacji wewnątrz centrów danych. Ale jak wspomniałeś, istnieją również wiele różnych dziedzin, w których faktycznie wierzymy, że fotonika, a w szczególności programowalna fotonika, będzie mogła dostarczyć, będzie wymagana jako następna. Myślę, że wspólnym uczuciem aplikacji i protokołów, które pojawiają się i pojawiają, jest jedna wspólna cecha, która jest elastycznością i programowalnością, która jest wymagana. Świat zmienia się co minutę pod względem technologii, tym bardziej to, co było cenione cztery lata temu.

Teraz już nie jest cenione. Potrzeby komunikacyjne, potrzeby przetwarzania sygnałów dla sieci optycznych rosną w tempie znacznie wyższym niż to, na które technologia jest w stanie dostarczyć. Będzie więc naprawdę interesujące zobaczyć w przyszłości, jakie są faktyczne technologie, które pozwalają nam rosnąć z tą samą prędkością, z jaką rośnie nasze społeczeństwo w wielu, wielu różnych dziedzinach aplikacji. Wierzymy, że fotonika jest faktycznym kandydatem do uzupełnienia elektroniki i zwiększenia tych aplikacji, a nawet umożliwienia tych następnych generacji. I zdecydowanie wierzymy, że programowalna fotonika będzie kluczowa, aby móc umieścić technologię fotoniki w rękach tego społeczeństwa.

Zach Peterson:

Świetnie. Gdy wszystko to się rozwinie, byłoby wspaniale, gdybyśmy mogli ponownie Cię gościć w przyszłości, aby omówić to, ponieważ jestem pewien, że będzie to bardzo interesujące i ludzie będą chętni usłyszeć o tym.

Daniel Perez Lopez:

Tak. Doskonale. Dziękuję.

Zach Peterson:

Bardzo dziękuję za dołączenie do nas. Rozmawialiśmy z Danielem Perez Lopezem, współzałożycielem i CTO iPronics. Upewnij się, że sprawdzisz notatki do programu, aby znaleźć kilka bardzo interesujących zasobów, i będziesz mógł dowiedzieć się więcej o iPronics i ich produktach. Jeśli oglądasz na YouTube, upewnij się, że naciśniesz przycisk subskrybuj. Będziesz mógł śledzić wszystkie nasze odcinki i poradniki, jak tylko się pojawią. I na koniec, nie przestawaj się uczyć. Trzymaj się kursu, a my zobaczymy się następnym razem.