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发布于 2026-04-03 / 0 阅读
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Y12T93 Nvidia:200+Gbps微环调制器的结电容与调制效率

Nvidia的硅光CPO选择了微环结构的调制器,今年OFC对微环的性能优化做了很多讨论,之前写了通过微环结构的设计,降低制造工艺误差所引起的微环谐振波长的漂移。
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同时,还拟合了PN结电容与调制效率的关系。
写过Intel、TSMC、三星的硅光平台的带宽性能,MZM调制器带宽50GHz,MRM的调制器带宽则>60GHz。
Nvidia分析了调制效率与带宽的权衡关系,
目前大部分的硅光调制器选择载流子耗尽型,相比较注入型与积累性,其结电容相对较低,有利于提高带宽。
Nvidia选择耗尽型结构
产业里对硅光集成的强度调制器的数学模型,基本形成共识。
Nvidia收集了很多PN结的电容与调制效率VπL的关系,做了一些拟合。
前边几个是载流子耗尽型,最后一个做了标注,是思科CAP电容积累性,与其他常用结构不同。
这个结构在P型N型半导体之间沉积绝缘层,设计的电容结构,电容很大,调制效率很高,只是带宽较低,这个一会儿聊。
结电容与调制效率的拟合公式如下。
回到刚才思科那个带宽较低的说法,降低结电容可提高带宽,结电容过大带宽受限。
思科结电容3400aF/μm,也就是3.4fF/μm,其相移长度数百μm,导致电容很大。
降低结电容,提高带宽,200Gbps的微环半径4-6μm,周长约30μm,其电容<50fF,可获得较高带宽,并且可获得较高的调制效率,降低VπL。
硅MZM调制器,VπL在2V.cm,带宽约50GHz,  VπL在0.2V.cm,带宽约19GHz,
而微环调制器,VπL为0.35V.cm,带宽约65GHz,相对于MZM结构调制器,可兼顾带宽与效率。
4月11日,《人工智能AI大算力驱动的高速光模块/引擎发展趋势》,可详细18140517646