【プログラム】

　AIデータセンターの登場により、システムの高性能化技術と低消費電力技術が注目を集めている。光電融合パッケージ（CPO：Co-Package Optics）は電気配線による損失を劇的に改善できる低消費電力技術の重要技術として注目されている。本講演ではCPO技術の概要と産総研で提案している光電融合パッケージや外部光源動作時の研究開発に関して熱課題を中心に紹介する。また、我々が行っているこれら技術を社会実装する取り組み（コンソーシアム活動）に関しても紹介をおこなう。

【章立て】
　１．光電融合パッケージ（CPO：Co-Package Optics）の概要
　　1.1 なぜCPO？
　　1.2 世界のCPOに関する取り組み
　　1.3 CPOのトレンドと今後の課題


　2.我々が提案する光電融合パッケージの概要
　　2.1 アクティブオプティカルパッケージ（AOP）のコンセプト
　　2.2 AOPを構成する要素技術


　3．光電融合パッケージにおける熱課題について
　　3.1 光電融合パッケージの熱課題
　　3.2 AOPの熱解析
　　3.3 外部光源による動作実証
　　3.4 今後の課題とその解決に向けて


　4．コンソーシアムによる社会実装に向けた活動に関して


　質疑応答



【キーワード】
　CPO、光電融合、熱


【講演のポイント】
　現在、なぜ光電融合パッケージが必要とされている理由から実際の光電融合パッケージの概要、設計、製造、評価といった一連の知見を習得できます。また今回は熱課題を中心に紹介します。


【習得できる知識】
　光電融合パッケージ技術の基礎、光電融合パッケージ結成、生産、評価に関連する知見

【プログラム】

　現在，急速に拡大するAIデータセンターでは，1兆を超えるパラメータを有する機械学習を実現するために，数十万規模のxPUを並列接続し，大規模な計算処理が行われている。こうした演算規模の拡大に伴い，AIデータセンターの消費電力も急激に増加しており，演算性能の向上と電力効率の両立が喫緊の課題となっている。本セミナーでは，データセンターのバックエンドネットワークの最新トレンドを概観するとともに，大容量通信と低消費電力の両立を可能とするCo-Packaged Optics（CPO）技術について，基礎から最新の研究動向まで体系的に解説する。さらに，将来の技術トレンドおよび今後解決すべき課題についても言及する。

【章立て】
　１．AIデータセンターの概要
　　1.1 AIデータセンターのトレンド
　　1.2 AIデータセンターネットワークの構成

　２．光インターコネクトにおける光回路実装技術の進化

　３．光インターコネクトに必要な基礎知識
　　3.1 光通信の基礎
　　3.2 光デバイス技術
　　3.3 光導波路および光結合技術
　　3.4 高速電気信号伝送技術

　４．光電融合に関する最新技術動向
　　4.1 光デバイス技術
　　4.2 実装およびパッケージング技術
　　4.3 光接続技術

　５．Co-Packaged Opticsの将来展望と技術課題
　　5.1 Scale-up、Scale-outネットワークの進展
　　5.2 Co-packaged opticsの進展
　　5.3 今後の技術課題

　質疑応答

【キーワード】
　製作中です。

【講演のポイント】
　製作中です。

【習得できる知識】
　・AIデータセンターのトレンド
　・プラガブル光トランシーバやNPO、CPOについて
　・光通信やデバイス等のCPOの理解に必要な基礎知識
　・CPOに係る最新の技術動向や技術課題

【プログラム】

　近年、データセンターにおけるAI/ML技術の普及が進展し，急激に帯域幅が拡大している。一方で、電力の増加が大きな課題となっており、光インターコネクトの省電力化が求められている。そのため、LSIと光トランシーバを高密度に一つのパッケージ化して、光トランシーバからDSPを除去して省電力化を実現できるCo-Packaged Optics (CPO)が注目されている。

　一方で、大きな消費電力を有するスイッチASICやxPU等のLSI近傍に光トランシーバを配置すると、熱輻射を受けて高温になる。化合物半導体であるレーザは高温環境で動作すると、特性及び信頼性が劣化する。そこで、レーザを環境温度の低いフロントパネルに配置する外部光源の導入が求められている。Optical Internetworking (OIF)はCPO用に外部光源用のSmall Form Factor (SFF)であるELSFPの仕様を発行しており、光出力等の規定を行っている。光トランシーバの高速化のニーズから外部光源の高光出力化のニーズが高まっている。

　本講演では、外部光源のコアとなる高出力DFBレーザ及び8チャンネルTOSAに紹介する。また、消費電力するために空冷環境で動作するチャンネル当たり+23 dBm (200 mW)を実現する8チャンネルELSFP及び8チャンネルTOSAを2つ搭載した16チャンネルELSFPについて紹介する。

【章立て】
　1．AIデータセンターの進展と光インターコネクトの省電力化
　

　2．Co-Packaged Optics（CPO）の構成と外部光源が求められる背景
　

　3．スイッチASIC・xPU近傍の熱環境がレーザの特性・信頼性に及ぼす影響
　

　4．外部光源の配置とCPOシステムにおける熱設計・熱対策上の考え方
　

　5．OIFによる外部光源規格とELSFPに求められる性能
　

　6．外部光源のコアとなる高出力DFBレーザおよび8チャンネルTOSA
　

　7．チャンネル当たり＋23 dBm（200 mW）を実現する8チャンネルELSFP
　

　8．16チャンネルELSFPの構成と高出力化・低消費電力化に向けた技術課題
　

　9．CPO向け高出力外部光源の今後の展望
　

　質疑応答

【キーワード】
　製作中です。

【講演のポイント】
　製作中です。

【習得できる知識】
　製作中です。

【プログラム】

　AIデータセンターの通信容量拡大と消費電力の抑制に向けて、光と電気を近接して接続するCPOやOptical I/Oが注目されています。その実現には、光導波路、光接続、接着・封止などに用いる材料が、光学特性だけでなく熱や湿度、長期使用にも耐える必要があります。本講演では、デバイスの構造と材料が使われる場所を示した上で、導波路材料、光接続・接合材料、パッケージ材料の要求特性を解説します。さらに、光損失、位置ずれ、熱膨張、吸湿、加工性や量産ばらつきを踏まえた材料選定と、性能・信頼性評価の考え方を紹介します。

【章立て】

　１．光電融合・CPOの構造と材料の役割
　　1-1．AIデータセンターにおける光インターコネクトの必要性
　　1-2．CPO・Optical I/Oの構成と材料が使われる場所

　２．光導波路・光接続材料の要求特性
　　2-1．光導波路材料：ガラス、ポリマー等の特性と選択
　　2-2．PICと光ファイバの接続：モード径、位置ずれ、結合損失
　　2-3．多芯接続とピッチ変換における材料・加工上の課題

　３．接着・封止・基板材料と熱の関係
　　3-1．光接着剤・封止材に求められる特性
　　3-2．基板・パッケージ材料の熱膨張、反り、吸湿
　　3-3．温度変化による位置ずれと光学特性の変動

　４．材料の性能・信頼性評価
　　4-1．伝搬損失・結合損失と光学特性の測定
　　4-2．温湿度・熱サイクル等の環境試験と評価上の注意点
　　4-3．材料単体から接続部・デバイスまでの評価と量産ばらつき

　５．材料開発の方向性とまとめ
　　5-1．光学特性、実装性、長期信頼性を両立するために
　　5-2．まとめ

　質疑応答

【講演のポイント】
　光電融合・CPOでは、光損失の低減と、熱・湿度による接続ずれの抑制を両立できるかが重要となる。導波路、光接着剤、封止材、基板材料を例に、材料ごとの要求特性と選定・信頼性評価の着眼点を解説する。

【習得できる知識】
　・CPO・Optical I/Oの構造と材料が用いられる場所
　・光導波路、光接続、接着・封止、基板材料に求められる特性
　・光損失、位置ずれ、熱膨張、吸湿、量産ばらつきを踏まえた材料選定
　・材料、接続部、デバイスの性能評価と長期信頼性評価の考え方