 第三期
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第一期、二期
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- (e) 光電子集積インターポーザのデバイス・実装技術開発
- (f) 光電子集積インターポーザのシステム化技術開発
- (ii) 革新的デバイス技術
クラウドコンピューティングの進展によって、データセンタ等での情報処理量が増大し、それに伴う電力消費量も今後急増することが予想されています。このため、
IT機器等の高速化と低消費電力化を両立できる技術の実現が望まれています。
本プロジェクトでは、IT機器の省電力化・高速化・小型化を目的に、省電力かつ高速な光通信で電子素子間等を通信する集積光回路技術と電子回路技術が融合した新たな光エレクトロニクス技術を実現するための基盤技術を開発します。
①光エレクトロニクス実装基盤技術の開発
(ii) 革新的デバイス技術
＜ポイント＞光電子集積サーバの高性能化を可能とする各種要素技術の非連続的な高速化・低消費電力化・小型化・低コスト化などの高性能化をもたらす挑戦性の高い技術の研究開発
②光エレクトロニクス実装システム化技術の開発
(i) システム化技術
(e) 光電子集積インターポーザのデバイス・実装技術開発
(f) 光電子集積インターポーザのシステム化技術開発
(ii) 国際標準化
＜ポイント＞光電子集積インターポーザの実現に必要な以下の技術の開発
・光素子を小型化、高速化、低消費電力化するための技術
・光信号の多重化及び多値化技術
・異種導波路を接続する技術や高集積コネクタ技術
・情報処理装置や情報通信機器及びそのシステムに適用するための技術
上記開発に加え、諸外国の開発動向を分析して国際標準化の推進
技術開発内容(1) (e) 光電子集積インターポーザのデバイス・実装技術開発
光電子集積インターポーザを実現するために必要なデバイス技術および実装技術を開発し、10Tbps/ノードの高速・高密度化を実現するための要素技術を確立する。
・光変調器、受光器、光入出力素子、合分波器など光電子集積インターポーザの構成要素となる光素子の小型、高速、低消費電力化技術を開発する。
・シングルモードファイバーとの接続に適した異種導波路接続構造並びに導波路・光ファイバ間の接続構造を開発する。
・光電子集積インターポーザにおける大容量信号伝送技術として光信号の多重化、多値化技術を開発する。
【最終目標】（2021年度末）
・光配線の消費電力を1mW/Gbps以下とするための要素技術と、電気配線と比較し通信速度あたりの面積で1/100すなわち100倍の帯域密度を実現するための要素技術、およびシリコンフォトニクス技術による波長多重シングルモード光回路を開発することにより、10Tbps/ノードの帯域幅を持つ光電子集積インターポーザ技術を実現する。
技術開発内容(2) (f) 光電子集積インターポーザのシステム化技術開発
[(f-1)情報処理システム化技術]
(e)で開発する高速・小型・省電力光電子集積インターポーザを用いたサーバボードを実現するための要素技術を開発し、データセンタで運用できかつ電気配線を用いた場合に比べて消費電力を3割削減できることを示す。
【最終目標】（2021年度末）
・消費電力の少ない光電子集積インターポーザ技術と波長多重技術を用いた接続技術を組合せた光電子融合サーバボードを試作し、試作機とシミュレーションを用いてサーバ電力量を30％削減可能であることを示す。
［(f-2)情報通信システム化技術］
(e)で開発する高速・小型・省電力光電子集積インターポーザを用いることにより、一芯双方向波長多重トランシーバを搭載した光アクセスネットワーク端末装置を小型化するための要素技術を開発し、光加入者端末装置を10cm×2cm×2cm以下のサイズに小型化する目処をつけることを目標とする。
【最終目標】（2021年度末）
・光電子集積インターポーザを用いた一芯双方向波長多重トランシーバを搭載することにより、光加入者端末装置を10cm×2cm×2cm以下のサイズに小型化するための実装技術を開発する。
技術開発内容(3) (ii) 革新的デバイス技術
光電子集積サーバの高性能化を可能とする光電子集積デバイスの非連続的な高速化・ 低消費電力化・ 小型化・低コストなど高性能化もたらす 挑戦性の高い技術の研究開発を、以下のように実施する。
［革新的光源・光検出器技術］（東京大学・早稲田大学）
光電子集積インターポーザの光源、受光器の高性能化に向けてシリコン基板上量子ドットレーザ技術とその集積化技術の開発を行うと共に､高感度受光器に関する技術開発を行う。
【最終目標】（2021年度末）
・光電子集積インターポーザ用集積化光源に向け、1.4μm以上の長波長帯のシリコン基板上量子ドットレーザの実現可能性を示す。
・光電子集積インターポーザ用集積化受光器に向け、高速応答可能で省電力化が可能な導波路型受光器を実証することにより、光電子集積インターポーザへの技術展開の見通しを示すと共に、事業化に対する課題を明確化する。
［革新的光変調器技術］（横浜国立大学・東京大学）
光電子集積インターポーザの光変調器の高性能化に向けた光制御技術として、新原理に基づく次世代超小型光変調器の開発を行う 。
【最終目標】（2021年度末）
・光電子集積インターポーザ用の集積化光変調器への展開に向け、スローライト型変調器やハイブリッドMOS型変調器等に対し、多重化・多値変調等の伝送方式を実現する可能性を実証することにより、光電子集積インターポーザへの技術展開の見通しと事業化に対する課題を明確化する。
［革新的光配線技術］（京都大学）
光電子集積インターポーザの光導波路の高機能化に向けたナノスケール光配線基盤技術として、フォトニック結晶構造等を用いた信号伝搬制御等に関する高度な光配線技術の開発を行う。
【最終目標】（2021年度末）
・光電子集積インターポーザへの展開に向け、フォトニックナノ構造等による光損失補償機能や光バッファ機能を統合することなどにより高度な光配線技術を開発し、光電子集積サーバ技術の革新的展開へ寄与する。
［革新的光エレクトロニクス回路技術］（東京工業大学）
光電子集積インターポーザの光回路を高機能化する機能可変型光エレクトロニス回路の基盤技術として、光回路の再構成を可能とする光フィールドプログラマブルゲートアレイ（以下光ＦＰＧＡ）技術及びそのため要素デバイスの開発を行う。
【最終目標】（2021年度末）
・光電子集積インターポーザへの展開に向け、シリコンインターポーザ上で機能可変型光エレクトロニクス回路の基本機能を実証して光ＦＰＧＡ実現の見通しを明らかにすることにより、光電子集積サーバ技術の革新的展開へ寄与する。
