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聚焦AI資料中心連結應用 央大團隊開發超高速、低耗能雷射光源

   

為進一步降低下世代AI高速資料連結所造成的電力消耗及開發新的節能技術。在國科會的支持下,國立中央大學電機系教授許晉瑋的研究團隊成功開發出新穎的單模、超高速、低耗能垂直共振腔面射型雷射(Vertical Cavity Surface-Emitting Laser,VCSEL)。此成果不僅突破傳統VCSEL光源的速度(40 GHz)和單模輸出功率(~5mW)限制,且雷射元件與單模光纖結合後,在不使用任何信號處理的前提下,能夠達成850nm波長的40GHz調變頻寬及1 km  56Gbps的距離-資料傳輸速率乘積世界紀錄。

中央大學電機系教授許晉瑋開發的雷射元件與單模光纖結合後,在不使用任何信號處理的前提下,能夠達成850nm波長的40GHz調變頻寬及1km×56Gbps的距離-資料傳輸速率乘積世界紀錄。(圖片來源:中央大學電機系教授許晉瑋)

中央大學電機系教授許晉瑋開發的雷射元件與單模光纖結合後,在不使用任何信號處理的前提下,能夠達成850nm波長的40GHz調變頻寬及1km×56Gbps的距離-資料傳輸速率乘積世界紀錄。(圖片來源:許晉瑋)

許晉瑋團隊的獨家鋅擴散結構專利所實現的新穎單模VCSEL核心技術,和傳統單模VCSEL不同之處在於其改變了發光孔徑形狀。這種幾何結構,可大幅提升單模VCSEL的輸出功率和操作速度。目前鋅擴散的VCSEL結構早已於國內VCSEL晶片製造商大量生產,並應用在智慧型手機的近距離感測模組的光源,此研究成果技術也將與國內廠商合作開發並生產,這種高速、低耗能雷射光源在AI光鏈結市場上的應用將是指日可待。上述研究成果已在2024年OFC國際會議發表,且該元件完整的技術內容也在2025年發表於國際知名學術期刊《IEEE量子電子學選題期刊》。

國科會表示,光纖連接網路建設及資料中心的普及化,為人類的文明帶來新一波的革命;ChatGPT問世後,巨量資料在圖形處理器(GPU)及其周邊開關晶片和不同資料中心之間的高速搬移變得致關重要。目前NVIDIA的AI機櫃所需的資料流量已超過全世界乙太網路資料流量。所以具有低功耗、超高速、並可和IC晶片高密度共同封裝的雷射光源為現今發展的重要趨勢,其雷射光源在和光纖結合後,可取代笨重且高損耗的高頻電纜線,且能使AI機櫃中的電力消耗大幅下降,因此如何有效擴展高速雷射加上光纖的整個光學通道頻寬,成為更進一步降低下世代AI高速資料連結電力消耗的重要課題。許晉瑋團隊所開發的單模VCSEL若能大量生產,將使台灣業者能掌握AI資料鏈結的核心先進技術,完善本地的AI的產業鏈並提升國際市場競爭力,未來發展值得期待。

許晉瑋團隊所開發的單模VCSEL若能大量生產,將使台灣業者能掌握AI資料鏈結的核心先進技術,因此獲得產業界高度重視:合影由左至右為:環隆科技經理王靜儀、環隆科技協理劉兆悅, 國科會工程處處長洪樂文, 中央大學電機工程學系特聘教授許晉瑋,元智大學電機工程學系教授陳念偉,以及晶元光電處長吳俊明。

 

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