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Hacia Laboratorios Ayar, la compañía mejor conocida por las interconexiones ópticas de chip a chip, no podría haber tenido un mejor momento para llevar los chiplets a la industria. Estas tecnologías de empaque y silicio permiten que los chips fotónicos de silicio de Ayar, que se convierten del dominio eléctrico al dominio óptico para las comunicaciones de chip a chip, eviten los cuellos de botella del ancho de banda de los enlaces de cobre, reduzcan la potencia y la latencia, y permitan aumentar el alcance.
«Es bueno tener suerte», dijo entre risas Charlie Wuischpard, CEO de Ayar Labs, durante una entrevista exclusiva con EE Times en la sede de Ayar en Santa Clara, California.
«No diría que lo previmos [chiplets], pero ciertamente proporciona una zona de aterrizaje para la tecnología”, dijo. «Sin el chiplet, argumentaríamos para integrar este conjunto de IP en el silicio o tal vez como un módulo independiente en el exterior, lo que en cualquier caso habría tenido sus desafíos adicionales».
![](https://www.eetimes.com/wp-content/uploads/Ayar-Labs_1.jpg?w=640&is-pending-load=1#038;resize=640%2C243)
Los chiplets ofrecen la oportunidad de desarrollar funciones especializadas para diferentes tecnologías de proceso y luego empaquetarlas estrechamente integradas en un intercalador de silicio. Esto significa que la matriz fotónica de silicio TeraPHY de Ayar, que utiliza un proceso GlobalFoundries de 45 nm, se puede empaquetar junto con la matriz de procesador grande de un cliente, que puede estar en un proceso de última generación de 7 nm (o inferior).
En lugar de integrar todo el chiplet TeraPHY de Ayar en la matriz del procesador, en el futuro, Ayar podría licenciar sus bloques o subbloques eléctricos a los clientes para que los instalen en los chipsets del procesador como una alternativa al desarrollo de soluciones personalizadas, dijo Wuischpard. Un escenario más probable sería separar aún más las partes óptica y eléctrica del diseño de Ayar en dos chipsets para aplicaciones específicas.
Ambas opciones permanecen sobre la mesa, «y estamos recibiendo más solicitudes de esta naturaleza», dijo, insinuando que un cliente podría no necesitar el ancho de banda de 2 Tbps de las ofertas actuales de chiplet de Ayar. Por ejemplo, es posible que una aplicación de sensor deba cambiarse a enlaces ópticos para transmitir datos con un consumo de energía ultrabajo y que prefiera bajar a unos pocos cientos de Gbps para permitir una potencia ultra baja en un espacio reducido.
Chiplets de próxima generación
![](https://www.eetimes.com/wp-content/uploads/221006_AYARLABS_Ward_Charlie_Wuischpard_Ayar-Labs.jpg?w=244&is-pending-load=1#038;resize=244%2C300)
Ayar todavía está decidiendo qué sigue en la hoja de ruta del producto, pero podría incluir palancas de ajuste como: pares recibidos, actualmente ocho por chiplet eraPHY).
En el lado del láser, Ayar planea admitir múltiples chiplets TeraPHY con una sola fuente de láser. Esto tiene sentido ya que el láser es una parte costosa del sistema. Pero existen compensaciones, dijo Wuischpard, incluida la necesidad de depender de una sola fuente sin redundancia.
«Es un problema multivariable, están sucediendo muchas cosas», dijo. «Tenemos que tratar de encontrar la mejor manera de avanzar entre las posibilidades y eso incluye obtener los comentarios correctos de los clientes».
Las posibilidades para el futuro de la hoja de ruta tecnológica de Ayar incluyen el uso potencial en computadoras cuánticas, donde el calor perdido por los cables de cobre puede causar problemas. Otra posibilidad podría ser incorporar funciones de seguridad cuántica en enlaces ópticos.
«Tenemos fotones… hay cosas que podemos hacer con esos fotones cuando los tenemos bajo nuestro control», dijo.
Si bien Wuischpard no entró en demasiados detalles, una posibilidad podría ser la implementación de la distribución de clave cuántica (QKD) en enlaces ópticos de corta distancia. En QKD, el estado cuántico de los fotones sucesivos que atraviesan el enlace actúa como una clave de cifrado cuánticamente segura.
construcción de ecosistemas
Cuando hablamos del cambio inevitable del cobre a las interconexiones ópticas de chip a chip, si bien la tecnología es difícil, es solo una pieza del rompecabezas. Comercializar esta tecnología y construir un ecosistema que le permita prosperar es fundamental. Este ecosistema es una prioridad estratégica clave para Ayar. La empresa necesita asegurarse de que sus chips encajen en todos los flujos de empaque apropiados mientras alinea su base de clientes.
Ayar cuenta las ramas de capital de riesgo de proveedores clave (Applied Materials y GlobalFoundries) y clientes clave (Nvidia, Intel, Hewlett Packard Enterprise y Lockheed Martin) entre su grupo de inversores estratégicos.
¿Esto representa una masa crítica o se requieren más prospectos en esta etapa para crear un ecosistema?
«Cada una de estas empresas tiene el volumen para permitir que una empresa como la nuestra prospere», dijo Wuischpard. «Pero nuestras ambiciones son más grandes que eso».
Ayar quiere crear un estándar omnipresente que cualquiera pueda usar para acelerar la adopción generalizada de interconexiones ópticas de chip a chip.
«No creo que haya nadie cercano a nosotros como independiente que pueda hacer eso, pero [we’re] Estoy tratando de descubrir cómo una pequeña empresa establece un estándar que todos pueden usar», dijo.
Un estándar significaría una menor necesidad de soluciones propietarias, que Wuischpard cree que podrían ser los principales competidores de Ayar en la actualidad.
«Una de las grandes empresas podría decir: ‘Esto es demasiado importante, voy a enviar a un grupo de ingenieros y hacerlo yo mismo'», dijo. “Pero luego tienes que preguntarte: ¿eso sería solo para su beneficio o tendrá interoperabilidad con el resto de la industria? Esto se deriva del deseo de la industria de ser más ampliamente adoptado para que sea realmente una solución industrial y no una solución específica para un solo cliente”.
Trae la competencia
La adopción en toda la industria significaría algo más que Ayar fabricando los chipsets de E/S.
Haciendo un paralelismo con la concesión de licencias x86 de Intel a AMD, Wuischpard señala que puede llegar un momento en el que la empresa debería facilitar la creación de algunos rivales.
«A la larga, tener otro proveedor de chiplet que sea similar o igual probablemente no sería lo peor si podemos monetizarlo de alguna manera», dijo. «Esas conversaciones aún están en curso».
Wuischpard señaló que Ayar ya tiene un acuerdo de múltiples fuentes sobre las fuentes de láser necesarias para alimentar sus enlaces ópticos. El fabricante de láser Sivers Photonics ya está produciendo el conjunto de láser de retroalimentación distribuida de 8 longitudes de onda SuperNova de Ayar Labs en virtud del acuerdo.
Acogiendo con beneplácito el estándar UCIe
Ayar espera con interés el lanzamiento del estándar Unified Chiplet Interconnect Express (UCIe), cuyo objetivo es habilitar un ecosistema de chiplet en el que se puedan mezclar y combinar chiplets heterogéneos. (UCIe incluye el chiplet de memoria a procesador Standard Compute Express Link (CXL)).
Hoy, Ayar usa una interfaz eléctrica patentada entre el procesador y el chiplet óptico, pero la compañía planea ser compatible con UCIe en el futuro.
«Nuestro mundo parecía muy complicado, incluso como un chiplet, hay muchas interfaces diferentes para diferentes estándares», dijo. “Con la UCIe y la CXL, las cosas van realmente al grano. Hay cosas patentadas por ahí… pero la gente está rompiendo esos estándares mucho más que algunos de los otros que estaban por ahí».
Es completamente posible crear una versión personalizada del chiplet TeraPHY para protocolos de clientes como NVLink o Infinity Fabric, dijo Wuischpard, pero eso requeriría una nueva cinta.
método de producción
Ayar está enviando chips TeraPHY hoy y tiene la intención de enviar «miles de unidades» en 2023 y alcanzar volúmenes más grandes en los próximos años.
«Tenemos un par de oportunidades con cantidades individuales en el rango de alrededor de un millón de unidades, lo que sería fantástico, y existe la urgencia de realizarlas más temprano que tarde», dijo Wuischpard. «La pregunta es, dado el tiempo de ciclo en los semiconductores, ¿podemos configurar todo lo suficientemente rápido para hacer este lanzamiento antes?»
A medida que la demanda de semiconductores se recuperó de la pandemia, Ayar, como muchas empresas sin fábrica, experimentó retrasos en los cronogramas debido a la capacidad de fundición. Esto retrasó la calificación del proceso de fabricación de Ayar durante varios trimestres, y finalmente alcanzó la calificación en junio. El próximo paso es trabajar sobre los ingresos y los costos, dijo Wuischpard.
«Se ha trabajado mucho asegurando todos los contratos por volumen, creando todos los protocolos de calidad y niveles de aceptación, y simulando cuáles deberían ser los retornos», dijo. «Además, y esto no es una cuestión de rutina, sino que se aplica a todos los fabricantes de chiplets: debe tener un entorno de prueba realmente bueno».
![](https://www.eetimes.com/wp-content/uploads/221006_AYARLABS_Ward_Ayar-chiplets-Figure-2.jpg?w=640&is-pending-load=1#038;resize=640%2C337)
Ayar ha invertido mucho en probadores de obleas ópticos y eléctricos para realizar estas pruebas a alta velocidad. Esta parte del proceso finalmente se subcontratará a una casa de prueba y ensamblaje de semiconductores subcontratada (OSAT), pero depende de Ayar finalizar los patrones de prueba antes de que eso suceda. Se sabe que Ayar ofrece a los clientes buenos chips (KGD), lo cual es particularmente importante considerando que se pueden empaquetar varios chips Ayar con el procesador de un cliente.
«Al mismo tiempo, queremos asegurarnos de que nuestra fundición nos suministre obleas de alto rendimiento», dijo Wuischpard. «Todo el mundo pasa por esto hasta cierto punto, pero creo que, como pequeño proveedor, realmente tiene que probarse a sí mismo, y lo hace en parte a través del rigor que pone en sus pruebas».
¿Cómo resultará todo?
¿Cuál es el final del juego de Wuischpard? Una adquisición por parte de una empresa como Intel o Nvidia sería un posible resultado obvio, pero Wuischpard dijo que ese tipo de salida no era una parte explícita del plan.
“Si está construyendo un negocio para ser comprado, no está construyendo el tipo correcto de negocio”, dijo. “Alguien podría venir; Solo quiero asegurarme de que no apuntemos a eso de inmediato”.
Wuischpard cree que donde hay grandes cambios tecnológicos, como el cambio del cable de cobre a la fibra óptica, pueden surgir nuevas empresas independientes.
«Si nos acercamos a donde vamos, creo que existe la oportunidad de convertirnos en un proveedor independiente e independiente», dijo. «Eso sería particularmente atractivo para nuestros fundadores porque significaría la aceptación más amplia posible de la tecnología en la que pusieron su sangre».
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