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为光子集成电路做准备
技术分享 • atangge 发表了文章 • 0 个评论 • 2955 次浏览 • 2020-05-10 18:11
在“介绍性延迟”和“崩溃为零”之间的细微张力下，当前的电子集成产业和光子集成电路（PIC）技术之间存在差距。最近的标准运动通过超短距离（XSR）揭示了这种趋势的证据。 ）定义，并指出印制光学板（POB）是该生态系统最可能的下一个启用技术。
多年来，光子学已被公认为是电气系统的下一代互连解决方案。但是，预计的里程碑（例如产品发布）会受到介绍性延迟的影响。这些延迟有两个主要原因。
电气串行器/解串器（SerDes）接口导致了革命性的技术，扩展了铜介质的使用。但是，这些发展总是将光子学的首次亮相拖回某种程度上，我们称之为引入延迟。例如，SerDes技术能够补偿固有的材料问题，例如介电损耗引起的损耗或损耗因子（Df），以及通过信号调节器（例如连续时间线性均衡器（CTLE），前馈均衡器）产生的反射噪声。 （FFE）和决策反馈均衡器（DFE）。其他因素，例如机械设计创新，也会导致延迟。例如，远端串扰（FEXT）是抑制数据速率的主要原因。
图1：Hirose Electric的IT8系列夹层连接器采用FEXT取消技术，可将远端串扰噪声降低一个数量级。
随着相关技术的发展产生干扰，延迟也可能发生。例如，现有的互连产业在板级，系统级和芯片级集成中起着重要作用。该技术仅基于电子印刷电路板或基板技术。尽管PIC技术也基于Maxwell方程，但该技术领域及其原理与光子集成电路（PIC）技术不同。PIC对电磁波解决方案施加了不同的边界条件：在电子领域，两个导体用于引导电磁波，而光子学中的互连使用一种被另一种介电材料包围的介电材料来传播电磁波。光子学中不涉及导体，而不是电子世界中的多种导体。同样，与目前的电子产品相比，光子学需要解决的频率范围在几百太赫兹的范围内。另一个拖累因素是与电子社会相比，光子学行业的标准制定活动相对较弱，在电气社会中，标准活动产生了产品和应用知识的生态系统。
从历史和体系结构的角度对高速连接进行回顾，发现了一些对连接器行业有意义的见解。
高速连接的趋势
随着连接的比特率随时间增加，印刷的铜走线长度减小。在图2中，该长度似乎崩溃为零。在这种情况下，连接器公司如何填补这一技术空白？
图2：随着时间推移的高速连接的铜线长度
另一个值得注意的趋势如图3所示，该曲线由SerDes生态系统本身预测。诸如小型可插拔（SFP）之类的传统光子模块是光学系统进入电气系统的入口点，该系统看起来类似于小型电气组件。它的一部分适应于通向片上系统（SoC）或集成电路的熟悉的PCB电气铜走线，而另一半适应于通向外部世界或不在平面内的光纤。
图3：随着时间的流逝，光模块越来越接近SoC。
多年来，SoC（带有SerDes）和光模块之间的距离越来越近。正如铜迹向零倒塌的趋势所预测的那样，它们正在合并，如图2所示。
光学互联网络论坛（OIF）已提议使用超短距离（XSR）接口，在这种情况下，该模块可以被视为小芯片或多芯片模块（MCM）的组成部分。XSR定义了将电子和光学芯片封装在MCM基板上的模块。XSR的模块I / O既包括用于汇总数据流量的光纤，又包括用于控制和低速信号的电焊盘/引脚。XSR是图3中Gen.3的典型示例。
了解PIC
每当发生光子引入延迟时，光子工程师就会将焦点转移到芯片内部，从而减少与电气世界的交互。这导致光子电路越来越多地被集成，以至于我们有时称它们为硅光子（或更广泛地称为光子集成电路）。现在，现有的电子集成行业正在准备学习光子集成电路（PIC）的下一步发展。
PIC概念起源于1990年代，当时开发了密集波分复用（DWDM）骨干系统并将其部署到城市基础设施网络。当时，工程师为下一代DWDM系统提出了一种基于二氧化硅的阵列波导（AWG）滤波器。AWG过滤器有助于轻松进行温度控制，并且安装时不会造成混乱。它们已在城市网络中用作通用的分插多路复用器，这是现有的基于二向色性光学板的DWDM滤波器的替代解决方案，该滤波器体积庞大且需要手动组装才能生产，并且对温度控制的可靠性较低（图4）。
图4：AWG是DWDM系统在2D平面上的第一个印刷光学组件。
从那时起，已经发明，生产和成功部署了更多创新的PIC子电路或光子电池。主要PIC子电路的时间表（绿线）如图5所示。其中一些早于PIC时代（蓝线）早于电信市场作为分立元件。它们直接集成在PIC中或作为多芯片模块共同封装。
图5：随着光子细胞的增加，组合爆炸。
让我们回顾一下我们的常识，为PIC做准备。诸如分布式反馈（DFB）或垂直腔表面发射激光器（VCSEL）之类的激光二极管是连续波（CW）光束的来源。光束将通过强度调制器（例如，针对其幅度的马赫曾德尔调制器（MZM）或电吸收调制器（EAM））和/或针对其载波相位的相位调制器针对其自身格式进行进一步信号处理。注意，术语“载波”是指大约几百太赫兹的实际光学载波，术语“ CW”强调了该载波尚未调制的事实。调制的光信号可能会通过PIC内部互连的波导，并往返于每个光学功能块（单元），有时会进一步通过合路器和/或分路器用于扇入或扇出。
值得一提的是，每个单元可以协同工作以创建越来越复杂的功能块。作为一个代表性示例，强度调制器和相位调制器的组合可以产生正交幅度调制（QAM）或高阶调制（HOM）调制器，正如人们可以从架构上想象的那样。
带宽不仅很重要，而且在自由空间中操纵光束一直是汽车市场的另一个高级主题，在该市场中，相控阵天线（PAA）在组合这些光子电池方面起着重要作用（图6）。
图6：使用光子电池的LiDAR（PAA）
片外光纤总线
随着崩溃的可能性接近零，人们可以轻松地想象光连接器应该拥挤在SoC的附近。不幸的是，在这种拥挤的总线环境中没有光学I / O标准。PIC的输入和输出（相当于电气世界的I / O缓冲区和焊盘），我们称为片外光总线，似乎没有任何候选解决方案，行业共识或标准活动。这是一个涉及PIC组件的连接器公司面临的一个明显而直接的问题，也是近期的挑战。
PIC的两种主要芯片外互连类型是（1）直接耦合到垂直光栅耦合器（VGC），如图7所示，以及（2）传统的边缘对接耦合和点尺寸转换器（相关仿真如图2所示）。图8）。第一种方法是从PIC的表面光栅提供光纤耦合。尽管它具有有限的带宽，更多的耦合损耗和偏振相关损耗（PDL），但在量产至关重要时，它会获得更多共识。第二种方法通常提供非常低的PDL和耦合损耗。但是，在对PIC进行处理时，在将晶圆切成小块之前，不可能选择一个已知的良好管芯。
图7（左）：PIC上的VGC耦合到光纤。图8（右）：点尺寸转换器仿真示例（使用Lumerical的MODE仿真器）。
请注意，对于这两种情况，光纤都是直接与PIC耦合或从PIC直接耦合的光纤。这是由于缺乏中间技术的缘故，尽管有些公司致力于推广该中间技术（例如，通过使用电光电路板[EOCB]）[1]。一些公司促进嵌入传统PCB的光互连。
将印刷光学板（POB）引入电气生态系统
如上一节所述，SoC附近的光连接过于拥挤是一个紧迫的难题。对于这种连通性拥挤的简单答案可以通过在物理尺寸方面提供缓解阶段来实现。假设我们有一个PIC和多光纤连接器要从SoC连接到典型的光连接器，例如多光纤拉入/拉出（MPO）和标准连接器（SC）。一种可能的答案是使用给定数量的连接器进行扇入/扇出。使用当前的技术，例如MPO [2]或SC，很明显，我们会看到笨重的光纤束和机械光纤外壳。
我们想提出的中间溶液，聚合物波导（图9）[ 3，4 ]，与现有的互联技术，以减轻的问题。如图10（a）所示，装配有符合特定规格的连接器后，我们将该板称为印刷光学板（POB）。POB有助于实现从微型PIC世界到宏光纤世界的平稳过渡。
图9：来自ChemOptics的聚合物波导示例。
聚合物波导膜与电子PCB非常相似，因为它可以承载信号并可以在二维平面上进行图案化。它可以是2.5维的光学通孔结构。它也可以物理覆盖在现有的电气PCB上，以提供备用的高速路径，为图10（a）所示的零塌陷做好准备。但是，它在承载光信号而不是电信号的意义上不同于PCB。因此，连接器和波导原则上需要通过控制麦克斯韦方程式在数百太赫兹的频率范围内使用不同的算法进行分析，主要用于没有任何金属边界的异质介电系统中的基本横向电磁（TEM）模式。EDA工具，例如Lumerical [5]可以轻松用于设计和仿真此类互连。
图10：POB类型（a）在PCB上覆盖POB（b）嵌入光波导。绿线表示光路。
图10显示了两种类型的POB的：（a）该更有可能在将来更靠近和（b）现有的建议从一些公司[待产品化的方法1，6]。图10（a）中所示的光学层经过单独处理，并在组装时覆盖在经过预处理的PCB上。这需要精确的处理，以将PIC（光学芯片）对准POB，并将POB对准PCB。但是，PCB和POB具有自己完全成熟，可靠且具有成本效益的制造工艺。图10（b）中所示的光波导芯层嵌入了PCB材料和工艺中。由于光学层和电气层在制造过程中是对齐的，因此装配车间不需要提供额外的对齐。但是，材料系统需要新的层压工艺，这会增加成本并产生未知的现场产品可靠性。
图11：POB作为PIC的中间互连解决方案，可降低成本并提高可靠性。
最突出的好处是节省成本。图11中的十字标记表示可以减少所需组件的每个点，例如需要额外空间的光纤缓冲和带有支架的光纤处理机械外壳。值得注意的是，悬空光纤会产生另一种相干噪声源。因此，固定膜或固定板上的光学互连可提供更高的稳定性，免受振动和温度梯度的影响，而带宽增加时，这种影响会放大。同样，它通过减少几个手动装配点来提高制造可靠性，从而降低了总体成本。
A型POB申请
图12显示了有关连接器放置的详细信息。在位置1（P1）上，应封装I / O的裸芯片（PIC）并应将其与光信号良好耦合，应重新定义P1连接器，并根据其模式和强度耦合进行指定接口的两侧（例如，一侧是PIC，另一侧是POB波导）。考虑到PIC接口通常是为单模光纤（SMF）设计的，因此假设SMF接口技术很容易获得，P1连接器应专注于POB波导耦合效率。
在P2处，已经用事实上的SMF和多模光纤（MMF）标准定义了一半的接口。由于对数据中心等高端系统的需求很高，预计SMF接口将首先进入市场。因此，假设SMF接口技术很容易，P2连接器需要专注于具有合理机械对准的POB波导模式可用。
图12：Gen2集成示例中的POB应用程序。
结论
我们回顾了其余电子系统的硅光子学或PIC的集成方面。我们发现，在介绍性延迟与崩溃为零之间的微妙张力下，当前的电子集成行业与PIC技术之间存在差距。但是，最近的标准运动，例如OIF，通过XSR定义揭示了崩溃为零趋势的证据。考虑到该领域的这些变化，我们认为生态系统最可能的下一个支持技术是POB，以为从崩溃到零的时代准备一个经济，可靠的解决方案。从体系结构角度审查和解释了A型POB连接器。PIC到POB和POB到PCB对准技术应该是关键的开发目标。P1连接器和P2连接器都需要POB波导和SMF（或其等效物）之间有效的基本模式耦合。建议进一步研究，以结合最先进的SerDes通道配置优化SMF（或类似SMF）接口的POB波导。
【摘自Bishop杂志，作者：Hirose Electric，Inc. 光子公司的Kihong（Joshua）Kim和Jeremy Buan ， January 28, 2020】 查看全部
多年来，光子学已被公认为是电气系统的下一代互连解决方案。但是，预计的里程碑（例如产品发布）会受到介绍性延迟的影响。这些延迟有两个主要原因。
电气串行器/解串器（SerDes）接口导致了革命性的技术，扩展了铜介质的使用。但是，这些发展总是将光子学的首次亮相拖回某种程度上，我们称之为引入延迟。例如，SerDes技术能够补偿固有的材料问题，例如介电损耗引起的损耗或损耗因子（Df），以及通过信号调节器（例如连续时间线性均衡器（CTLE），前馈均衡器）产生的反射噪声。 （FFE）和决策反馈均衡器（DFE）。其他因素，例如机械设计创新，也会导致延迟。例如，远端串扰（FEXT）是抑制数据速率的主要原因。
图1：Hirose Electric的IT8系列夹层连接器采用FEXT取消技术，可将远端串扰噪声降低一个数量级。
随着相关技术的发展产生干扰，延迟也可能发生。例如，现有的互连产业在板级，系统级和芯片级集成中起着重要作用。该技术仅基于电子印刷电路板或基板技术。尽管PIC技术也基于Maxwell方程，但该技术领域及其原理与光子集成电路（PIC）技术不同。PIC对电磁波解决方案施加了不同的边界条件：在电子领域，两个导体用于引导电磁波，而光子学中的互连使用一种被另一种介电材料包围的介电材料来传播电磁波。光子学中不涉及导体，而不是电子世界中的多种导体。同样，与目前的电子产品相比，光子学需要解决的频率范围在几百太赫兹的范围内。另一个拖累因素是与电子社会相比，光子学行业的标准制定活动相对较弱，在电气社会中，标准活动产生了产品和应用知识的生态系统。
从历史和体系结构的角度对高速连接进行回顾，发现了一些对连接器行业有意义的见解。
高速连接的趋势
随着连接的比特率随时间增加，印刷的铜走线长度减小。在图2中，该长度似乎崩溃为零。在这种情况下，连接器公司如何填补这一技术空白？
图2：随着时间推移的高速连接的铜线长度
另一个值得注意的趋势如图3所示，该曲线由SerDes生态系统本身预测。诸如小型可插拔（SFP）之类的传统光子模块是光学系统进入电气系统的入口点，该系统看起来类似于小型电气组件。它的一部分适应于通向片上系统（SoC）或集成电路的熟悉的PCB电气铜走线，而另一半适应于通向外部世界或不在平面内的光纤。
图3：随着时间的流逝，光模块越来越接近SoC。
多年来，SoC（带有SerDes）和光模块之间的距离越来越近。正如铜迹向零倒塌的趋势所预测的那样，它们正在合并，如图2所示。
光学互联网络论坛（OIF）已提议使用超短距离（XSR）接口，在这种情况下，该模块可以被视为小芯片或多芯片模块（MCM）的组成部分。XSR定义了将电子和光学芯片封装在MCM基板上的模块。XSR的模块I / O既包括用于汇总数据流量的光纤，又包括用于控制和低速信号的电焊盘/引脚。XSR是图3中Gen.3的典型示例。
了解PIC
每当发生光子引入延迟时，光子工程师就会将焦点转移到芯片内部，从而减少与电气世界的交互。这导致光子电路越来越多地被集成，以至于我们有时称它们为硅光子（或更广泛地称为光子集成电路）。现在，现有的电子集成行业正在准备学习光子集成电路（PIC）的下一步发展。
PIC概念起源于1990年代，当时开发了密集波分复用（DWDM）骨干系统并将其部署到城市基础设施网络。当时，工程师为下一代DWDM系统提出了一种基于二氧化硅的阵列波导（AWG）滤波器。AWG过滤器有助于轻松进行温度控制，并且安装时不会造成混乱。它们已在城市网络中用作通用的分插多路复用器，这是现有的基于二向色性光学板的DWDM滤波器的替代解决方案，该滤波器体积庞大且需要手动组装才能生产，并且对温度控制的可靠性较低（图4）。
图4：AWG是DWDM系统在2D平面上的第一个印刷光学组件。
从那时起，已经发明，生产和成功部署了更多创新的PIC子电路或光子电池。主要PIC子电路的时间表（绿线）如图5所示。其中一些早于PIC时代（蓝线）早于电信市场作为分立元件。它们直接集成在PIC中或作为多芯片模块共同封装。
图5：随着光子细胞的增加，组合爆炸。
让我们回顾一下我们的常识，为PIC做准备。诸如分布式反馈（DFB）或垂直腔表面发射激光器（VCSEL）之类的激光二极管是连续波（CW）光束的来源。光束将通过强度调制器（例如，针对其幅度的马赫曾德尔调制器（MZM）或电吸收调制器（EAM））和/或针对其载波相位的相位调制器针对其自身格式进行进一步信号处理。注意，术语“载波”是指大约几百太赫兹的实际光学载波，术语“ CW”强调了该载波尚未调制的事实。调制的光信号可能会通过PIC内部互连的波导，并往返于每个光学功能块（单元），有时会进一步通过合路器和/或分路器用于扇入或扇出。
值得一提的是，每个单元可以协同工作以创建越来越复杂的功能块。作为一个代表性示例，强度调制器和相位调制器的组合可以产生正交幅度调制（QAM）或高阶调制（HOM）调制器，正如人们可以从架构上想象的那样。
带宽不仅很重要，而且在自由空间中操纵光束一直是汽车市场的另一个高级主题，在该市场中，相控阵天线（PAA）在组合这些光子电池方面起着重要作用（图6）。
图6：使用光子电池的LiDAR（PAA）
片外光纤总线
随着崩溃的可能性接近零，人们可以轻松地想象光连接器应该拥挤在SoC的附近。不幸的是，在这种拥挤的总线环境中没有光学I / O标准。PIC的输入和输出（相当于电气世界的I / O缓冲区和焊盘），我们称为片外光总线，似乎没有任何候选解决方案，行业共识或标准活动。这是一个涉及PIC组件的连接器公司面临的一个明显而直接的问题，也是近期的挑战。
PIC的两种主要芯片外互连类型是（1）直接耦合到垂直光栅耦合器（VGC），如图7所示，以及（2）传统的边缘对接耦合和点尺寸转换器（相关仿真如图2所示）。图8）。第一种方法是从PIC的表面光栅提供光纤耦合。尽管它具有有限的带宽，更多的耦合损耗和偏振相关损耗（PDL），但在量产至关重要时，它会获得更多共识。第二种方法通常提供非常低的PDL和耦合损耗。但是，在对PIC进行处理时，在将晶圆切成小块之前，不可能选择一个已知的良好管芯。
图7（左）：PIC上的VGC耦合到光纤。图8（右）：点尺寸转换器仿真示例（使用Lumerical的MODE仿真器）。
请注意，对于这两种情况，光纤都是直接与PIC耦合或从PIC直接耦合的光纤。这是由于缺乏中间技术的缘故，尽管有些公司致力于推广该中间技术（例如，通过使用电光电路板[EOCB]）[1]。一些公司促进嵌入传统PCB的光互连。
将印刷光学板（POB）引入电气生态系统
如上一节所述，SoC附近的光连接过于拥挤是一个紧迫的难题。对于这种连通性拥挤的简单答案可以通过在物理尺寸方面提供缓解阶段来实现。假设我们有一个PIC和多光纤连接器要从SoC连接到典型的光连接器，例如多光纤拉入/拉出（MPO）和标准连接器（SC）。一种可能的答案是使用给定数量的连接器进行扇入/扇出。使用当前的技术，例如MPO [2]或SC，很明显，我们会看到笨重的光纤束和机械光纤外壳。
我们想提出的中间溶液，聚合物波导（图9）[ 3，4 ]，与现有的互联技术，以减轻的问题。如图10（a）所示，装配有符合特定规格的连接器后，我们将该板称为印刷光学板（POB）。POB有助于实现从微型PIC世界到宏光纤世界的平稳过渡。
图9：来自ChemOptics的聚合物波导示例。
聚合物波导膜与电子PCB非常相似，因为它可以承载信号并可以在二维平面上进行图案化。它可以是2.5维的光学通孔结构。它也可以物理覆盖在现有的电气PCB上，以提供备用的高速路径，为图10（a）所示的零塌陷做好准备。但是，它在承载光信号而不是电信号的意义上不同于PCB。因此，连接器和波导原则上需要通过控制麦克斯韦方程式在数百太赫兹的频率范围内使用不同的算法进行分析，主要用于没有任何金属边界的异质介电系统中的基本横向电磁（TEM）模式。EDA工具，例如Lumerical [5]可以轻松用于设计和仿真此类互连。
图10：POB类型（a）在PCB上覆盖POB（b）嵌入光波导。绿线表示光路。
图10显示了两种类型的POB的：（a）该更有可能在将来更靠近和（b）现有的建议从一些公司[待产品化的方法1，6]。图10（a）中所示的光学层经过单独处理，并在组装时覆盖在经过预处理的PCB上。这需要精确的处理，以将PIC（光学芯片）对准POB，并将POB对准PCB。但是，PCB和POB具有自己完全成熟，可靠且具有成本效益的制造工艺。图10（b）中所示的光波导芯层嵌入了PCB材料和工艺中。由于光学层和电气层在制造过程中是对齐的，因此装配车间不需要提供额外的对齐。但是，材料系统需要新的层压工艺，这会增加成本并产生未知的现场产品可靠性。
图11：POB作为PIC的中间互连解决方案，可降低成本并提高可靠性。
最突出的好处是节省成本。图11中的十字标记表示可以减少所需组件的每个点，例如需要额外空间的光纤缓冲和带有支架的光纤处理机械外壳。值得注意的是，悬空光纤会产生另一种相干噪声源。因此，固定膜或固定板上的光学互连可提供更高的稳定性，免受振动和温度梯度的影响，而带宽增加时，这种影响会放大。同样，它通过减少几个手动装配点来提高制造可靠性，从而降低了总体成本。
A型POB申请
图12显示了有关连接器放置的详细信息。在位置1（P1）上，应封装I / O的裸芯片（PIC）并应将其与光信号良好耦合，应重新定义P1连接器，并根据其模式和强度耦合进行指定接口的两侧（例如，一侧是PIC，另一侧是POB波导）。考虑到PIC接口通常是为单模光纤（SMF）设计的，因此假设SMF接口技术很容易获得，P1连接器应专注于POB波导耦合效率。
在P2处，已经用事实上的SMF和多模光纤（MMF）标准定义了一半的接口。由于对数据中心等高端系统的需求很高，预计SMF接口将首先进入市场。因此，假设SMF接口技术很容易，P2连接器需要专注于具有合理机械对准的POB波导模式可用。
图12：Gen2集成示例中的POB应用程序。
结论
我们回顾了其余电子系统的硅光子学或PIC的集成方面。我们发现，在介绍性延迟与崩溃为零之间的微妙张力下，当前的电子集成行业与PIC技术之间存在差距。但是，最近的标准运动，例如OIF，通过XSR定义揭示了崩溃为零趋势的证据。考虑到该领域的这些变化，我们认为生态系统最可能的下一个支持技术是POB，以为从崩溃到零的时代准备一个经济，可靠的解决方案。从体系结构角度审查和解释了A型POB连接器。PIC到POB和POB到PCB对准技术应该是关键的开发目标。P1连接器和P2连接器都需要POB波导和SMF（或其等效物）之间有效的基本模式耦合。建议进一步研究，以结合最先进的SerDes通道配置优化SMF（或类似SMF）接口的POB波导。
【摘自Bishop杂志，作者：Hirose Electric，Inc. 光子公司的Kihong（Joshua）Kim和Jeremy Buan ， January 28, 2020】 查看全部
在“介绍性延迟”和“崩溃为零”之间的细微张力下，当前的电子集成产业和光子集成电路（PIC）技术之间存在差距。最近的标准运动通过超短距离（XSR）揭示了这种趋势的证据。 ）定义，并指出印制光学板（POB）是该生态系统最可能的下一个启用技术。
多年来，光子学已被公认为是电气系统的下一代互连解决方案。但是，预计的里程碑（例如产品发布）会受到介绍性延迟的影响。这些延迟有两个主要原因。
电气串行器/解串器（SerDes）接口导致了革命性的技术，扩展了铜介质的使用。但是，这些发展总是将光子学的首次亮相拖回某种程度上，我们称之为引入延迟。例如，SerDes技术能够补偿固有的材料问题，例如介电损耗引起的损耗或损耗因子（Df），以及通过信号调节器（例如连续时间线性均衡器（CTLE），前馈均衡器）产生的反射噪声。 （FFE）和决策反馈均衡器（DFE）。其他因素，例如机械设计创新，也会导致延迟。例如，远端串扰（FEXT）是抑制数据速率的主要原因。
图1：Hirose Electric的IT8系列夹层连接器采用FEXT取消技术，可将远端串扰噪声降低一个数量级。
随着相关技术的发展产生干扰，延迟也可能发生。例如，现有的互连产业在板级，系统级和芯片级集成中起着重要作用。该技术仅基于电子印刷电路板或基板技术。尽管PIC技术也基于Maxwell方程，但该技术领域及其原理与光子集成电路（PIC）技术不同。PIC对电磁波解决方案施加了不同的边界条件：在电子领域，两个导体用于引导电磁波，而光子学中的互连使用一种被另一种介电材料包围的介电材料来传播电磁波。光子学中不涉及导体，而不是电子世界中的多种导体。同样，与目前的电子产品相比，光子学需要解决的频率范围在几百太赫兹的范围内。另一个拖累因素是与电子社会相比，光子学行业的标准制定活动相对较弱，在电气社会中，标准活动产生了产品和应用知识的生态系统。
从历史和体系结构的角度对高速连接进行回顾，发现了一些对连接器行业有意义的见解。
高速连接的趋势
随着连接的比特率随时间增加，印刷的铜走线长度减小。在图2中，该长度似乎崩溃为零。在这种情况下，连接器公司如何填补这一技术空白？
图2：随着时间推移的高速连接的铜线长度
另一个值得注意的趋势如图3所示，该曲线由SerDes生态系统本身预测。诸如小型可插拔（SFP）之类的传统光子模块是光学系统进入电气系统的入口点，该系统看起来类似于小型电气组件。它的一部分适应于通向片上系统（SoC）或集成电路的熟悉的PCB电气铜走线，而另一半适应于通向外部世界或不在平面内的光纤。
图3：随着时间的流逝，光模块越来越接近SoC。
多年来，SoC（带有SerDes）和光模块之间的距离越来越近。正如铜迹向零倒塌的趋势所预测的那样，它们正在合并，如图2所示。
光学互联网络论坛（OIF）已提议使用超短距离（XSR）接口，在这种情况下，该模块可以被视为小芯片或多芯片模块（MCM）的组成部分。XSR定义了将电子和光学芯片封装在MCM基板上的模块。XSR的模块I / O既包括用于汇总数据流量的光纤，又包括用于控制和低速信号的电焊盘/引脚。XSR是图3中Gen.3的典型示例。
了解PIC
每当发生光子引入延迟时，光子工程师就会将焦点转移到芯片内部，从而减少与电气世界的交互。这导致光子电路越来越多地被集成，以至于我们有时称它们为硅光子（或更广泛地称为光子集成电路）。现在，现有的电子集成行业正在准备学习光子集成电路（PIC）的下一步发展。
PIC概念起源于1990年代，当时开发了密集波分复用（DWDM）骨干系统并将其部署到城市基础设施网络。当时，工程师为下一代DWDM系统提出了一种基于二氧化硅的阵列波导（AWG）滤波器。AWG过滤器有助于轻松进行温度控制，并且安装时不会造成混乱。它们已在城市网络中用作通用的分插多路复用器，这是现有的基于二向色性光学板的DWDM滤波器的替代解决方案，该滤波器体积庞大且需要手动组装才能生产，并且对温度控制的可靠性较低（图4）。
图4：AWG是DWDM系统在2D平面上的第一个印刷光学组件。
从那时起，已经发明，生产和成功部署了更多创新的PIC子电路或光子电池。主要PIC子电路的时间表（绿线）如图5所示。其中一些早于PIC时代（蓝线）早于电信市场作为分立元件。它们直接集成在PIC中或作为多芯片模块共同封装。
图5：随着光子细胞的增加，组合爆炸。
让我们回顾一下我们的常识，为PIC做准备。诸如分布式反馈（DFB）或垂直腔表面发射激光器（VCSEL）之类的激光二极管是连续波（CW）光束的来源。光束将通过强度调制器（例如，针对其幅度的马赫曾德尔调制器（MZM）或电吸收调制器（EAM））和/或针对其载波相位的相位调制器针对其自身格式进行进一步信号处理。注意，术语“载波”是指大约几百太赫兹的实际光学载波，术语“ CW”强调了该载波尚未调制的事实。调制的光信号可能会通过PIC内部互连的波导，并往返于每个光学功能块（单元），有时会进一步通过合路器和/或分路器用于扇入或扇出。
值得一提的是，每个单元可以协同工作以创建越来越复杂的功能块。作为一个代表性示例，强度调制器和相位调制器的组合可以产生正交幅度调制（QAM）或高阶调制（HOM）调制器，正如人们可以从架构上想象的那样。
带宽不仅很重要，而且在自由空间中操纵光束一直是汽车市场的另一个高级主题，在该市场中，相控阵天线（PAA）在组合这些光子电池方面起着重要作用（图6）。
图6：使用光子电池的LiDAR（PAA）
片外光纤总线
随着崩溃的可能性接近零，人们可以轻松地想象光连接器应该拥挤在SoC的附近。不幸的是，在这种拥挤的总线环境中没有光学I / O标准。PIC的输入和输出（相当于电气世界的I / O缓冲区和焊盘），我们称为片外光总线，似乎没有任何候选解决方案，行业共识或标准活动。这是一个涉及PIC组件的连接器公司面临的一个明显而直接的问题，也是近期的挑战。
PIC的两种主要芯片外互连类型是（1）直接耦合到垂直光栅耦合器（VGC），如图7所示，以及（2）传统的边缘对接耦合和点尺寸转换器（相关仿真如图2所示）。图8）。第一种方法是从PIC的表面光栅提供光纤耦合。尽管它具有有限的带宽，更多的耦合损耗和偏振相关损耗（PDL），但在量产至关重要时，它会获得更多共识。第二种方法通常提供非常低的PDL和耦合损耗。但是，在对PIC进行处理时，在将晶圆切成小块之前，不可能选择一个已知的良好管芯。
图7（左）：PIC上的VGC耦合到光纤。图8（右）：点尺寸转换器仿真示例（使用Lumerical的MODE仿真器）。
请注意，对于这两种情况，光纤都是直接与PIC耦合或从PIC直接耦合的光纤。这是由于缺乏中间技术的缘故，尽管有些公司致力于推广该中间技术（例如，通过使用电光电路板[EOCB]）[1]。一些公司促进嵌入传统PCB的光互连。
将印刷光学板（POB）引入电气生态系统
如上一节所述，SoC附近的光连接过于拥挤是一个紧迫的难题。对于这种连通性拥挤的简单答案可以通过在物理尺寸方面提供缓解阶段来实现。假设我们有一个PIC和多光纤连接器要从SoC连接到典型的光连接器，例如多光纤拉入/拉出（MPO）和标准连接器（SC）。一种可能的答案是使用给定数量的连接器进行扇入/扇出。使用当前的技术，例如MPO [2]或SC，很明显，我们会看到笨重的光纤束和机械光纤外壳。
我们想提出的中间溶液，聚合物波导（图9）[ 3，4 ]，与现有的互联技术，以减轻的问题。如图10（a）所示，装配有符合特定规格的连接器后，我们将该板称为印刷光学板（POB）。POB有助于实现从微型PIC世界到宏光纤世界的平稳过渡。
图9：来自ChemOptics的聚合物波导示例。
聚合物波导膜与电子PCB非常相似，因为它可以承载信号并可以在二维平面上进行图案化。它可以是2.5维的光学通孔结构。它也可以物理覆盖在现有的电气PCB上，以提供备用的高速路径，为图10（a）所示的零塌陷做好准备。但是，它在承载光信号而不是电信号的意义上不同于PCB。因此，连接器和波导原则上需要通过控制麦克斯韦方程式在数百太赫兹的频率范围内使用不同的算法进行分析，主要用于没有任何金属边界的异质介电系统中的基本横向电磁（TEM）模式。EDA工具，例如Lumerical [5]可以轻松用于设计和仿真此类互连。
图10：POB类型（a）在PCB上覆盖POB（b）嵌入光波导。绿线表示光路。
图10显示了两种类型的POB的：（a）该更有可能在将来更靠近和（b）现有的建议从一些公司[待产品化的方法1，6]。图10（a）中所示的光学层经过单独处理，并在组装时覆盖在经过预处理的PCB上。这需要精确的处理，以将PIC（光学芯片）对准POB，并将POB对准PCB。但是，PCB和POB具有自己完全成熟，可靠且具有成本效益的制造工艺。图10（b）中所示的光波导芯层嵌入了PCB材料和工艺中。由于光学层和电气层在制造过程中是对齐的，因此装配车间不需要提供额外的对齐。但是，材料系统需要新的层压工艺，这会增加成本并产生未知的现场产品可靠性。
图11：POB作为PIC的中间互连解决方案，可降低成本并提高可靠性。
最突出的好处是节省成本。图11中的十字标记表示可以减少所需组件的每个点，例如需要额外空间的光纤缓冲和带有支架的光纤处理机械外壳。值得注意的是，悬空光纤会产生另一种相干噪声源。因此，固定膜或固定板上的光学互连可提供更高的稳定性，免受振动和温度梯度的影响，而带宽增加时，这种影响会放大。同样，它通过减少几个手动装配点来提高制造可靠性，从而降低了总体成本。
A型POB申请
图12显示了有关连接器放置的详细信息。在位置1（P1）上，应封装I / O的裸芯片（PIC）并应将其与光信号良好耦合，应重新定义P1连接器，并根据其模式和强度耦合进行指定接口的两侧（例如，一侧是PIC，另一侧是POB波导）。考虑到PIC接口通常是为单模光纤（SMF）设计的，因此假设SMF接口技术很容易获得，P1连接器应专注于POB波导耦合效率。
在P2处，已经用事实上的SMF和多模光纤（MMF）标准定义了一半的接口。由于对数据中心等高端系统的需求很高，预计SMF接口将首先进入市场。因此，假设SMF接口技术很容易，P2连接器需要专注于具有合理机械对准的POB波导模式可用。
图12：Gen2集成示例中的POB应用程序。
结论
我们回顾了其余电子系统的硅光子学或PIC的集成方面。我们发现，在介绍性延迟与崩溃为零之间的微妙张力下，当前的电子集成行业与PIC技术之间存在差距。但是，最近的标准运动，例如OIF，通过XSR定义揭示了崩溃为零趋势的证据。考虑到该领域的这些变化，我们认为生态系统最可能的下一个支持技术是POB，以为从崩溃到零的时代准备一个经济，可靠的解决方案。从体系结构角度审查和解释了A型POB连接器。PIC到POB和POB到PCB对准技术应该是关键的开发目标。P1连接器和P2连接器都需要POB波导和SMF（或其等效物）之间有效的基本模式耦合。建议进一步研究，以结合最先进的SerDes通道配置优化SMF（或类似SMF）接口的POB波导。
【摘自Bishop杂志，作者：Hirose Electric，Inc. 光子公司的Kihong（Joshua）Kim和Jeremy Buan ， January 28, 2020】
多年来，光子学已被公认为是电气系统的下一代互连解决方案。但是，预计的里程碑（例如产品发布）会受到介绍性延迟的影响。这些延迟有两个主要原因。
电气串行器/解串器（SerDes）接口导致了革命性的技术，扩展了铜介质的使用。但是，这些发展总是将光子学的首次亮相拖回某种程度上，我们称之为引入延迟。例如，SerDes技术能够补偿固有的材料问题，例如介电损耗引起的损耗或损耗因子（Df），以及通过信号调节器（例如连续时间线性均衡器（CTLE），前馈均衡器）产生的反射噪声。 （FFE）和决策反馈均衡器（DFE）。其他因素，例如机械设计创新，也会导致延迟。例如，远端串扰（FEXT）是抑制数据速率的主要原因。
图1：Hirose Electric的IT8系列夹层连接器采用FEXT取消技术，可将远端串扰噪声降低一个数量级。
随着相关技术的发展产生干扰，延迟也可能发生。例如，现有的互连产业在板级，系统级和芯片级集成中起着重要作用。该技术仅基于电子印刷电路板或基板技术。尽管PIC技术也基于Maxwell方程，但该技术领域及其原理与光子集成电路（PIC）技术不同。PIC对电磁波解决方案施加了不同的边界条件：在电子领域，两个导体用于引导电磁波，而光子学中的互连使用一种被另一种介电材料包围的介电材料来传播电磁波。光子学中不涉及导体，而不是电子世界中的多种导体。同样，与目前的电子产品相比，光子学需要解决的频率范围在几百太赫兹的范围内。另一个拖累因素是与电子社会相比，光子学行业的标准制定活动相对较弱，在电气社会中，标准活动产生了产品和应用知识的生态系统。
从历史和体系结构的角度对高速连接进行回顾，发现了一些对连接器行业有意义的见解。
高速连接的趋势
随着连接的比特率随时间增加，印刷的铜走线长度减小。在图2中，该长度似乎崩溃为零。在这种情况下，连接器公司如何填补这一技术空白？
图2：随着时间推移的高速连接的铜线长度
另一个值得注意的趋势如图3所示，该曲线由SerDes生态系统本身预测。诸如小型可插拔（SFP）之类的传统光子模块是光学系统进入电气系统的入口点，该系统看起来类似于小型电气组件。它的一部分适应于通向片上系统（SoC）或集成电路的熟悉的PCB电气铜走线，而另一半适应于通向外部世界或不在平面内的光纤。
图3：随着时间的流逝，光模块越来越接近SoC。
多年来，SoC（带有SerDes）和光模块之间的距离越来越近。正如铜迹向零倒塌的趋势所预测的那样，它们正在合并，如图2所示。
光学互联网络论坛（OIF）已提议使用超短距离（XSR）接口，在这种情况下，该模块可以被视为小芯片或多芯片模块（MCM）的组成部分。XSR定义了将电子和光学芯片封装在MCM基板上的模块。XSR的模块I / O既包括用于汇总数据流量的光纤，又包括用于控制和低速信号的电焊盘/引脚。XSR是图3中Gen.3的典型示例。
了解PIC
每当发生光子引入延迟时，光子工程师就会将焦点转移到芯片内部，从而减少与电气世界的交互。这导致光子电路越来越多地被集成，以至于我们有时称它们为硅光子（或更广泛地称为光子集成电路）。现在，现有的电子集成行业正在准备学习光子集成电路（PIC）的下一步发展。
PIC概念起源于1990年代，当时开发了密集波分复用（DWDM）骨干系统并将其部署到城市基础设施网络。当时，工程师为下一代DWDM系统提出了一种基于二氧化硅的阵列波导（AWG）滤波器。AWG过滤器有助于轻松进行温度控制，并且安装时不会造成混乱。它们已在城市网络中用作通用的分插多路复用器，这是现有的基于二向色性光学板的DWDM滤波器的替代解决方案，该滤波器体积庞大且需要手动组装才能生产，并且对温度控制的可靠性较低（图4）。
图4：AWG是DWDM系统在2D平面上的第一个印刷光学组件。
从那时起，已经发明，生产和成功部署了更多创新的PIC子电路或光子电池。主要PIC子电路的时间表（绿线）如图5所示。其中一些早于PIC时代（蓝线）早于电信市场作为分立元件。它们直接集成在PIC中或作为多芯片模块共同封装。
图5：随着光子细胞的增加，组合爆炸。
让我们回顾一下我们的常识，为PIC做准备。诸如分布式反馈（DFB）或垂直腔表面发射激光器（VCSEL）之类的激光二极管是连续波（CW）光束的来源。光束将通过强度调制器（例如，针对其幅度的马赫曾德尔调制器（MZM）或电吸收调制器（EAM））和/或针对其载波相位的相位调制器针对其自身格式进行进一步信号处理。注意，术语“载波”是指大约几百太赫兹的实际光学载波，术语“ CW”强调了该载波尚未调制的事实。调制的光信号可能会通过PIC内部互连的波导，并往返于每个光学功能块（单元），有时会进一步通过合路器和/或分路器用于扇入或扇出。
值得一提的是，每个单元可以协同工作以创建越来越复杂的功能块。作为一个代表性示例，强度调制器和相位调制器的组合可以产生正交幅度调制（QAM）或高阶调制（HOM）调制器，正如人们可以从架构上想象的那样。
带宽不仅很重要，而且在自由空间中操纵光束一直是汽车市场的另一个高级主题，在该市场中，相控阵天线（PAA）在组合这些光子电池方面起着重要作用（图6）。
图6：使用光子电池的LiDAR（PAA）
片外光纤总线
随着崩溃的可能性接近零，人们可以轻松地想象光连接器应该拥挤在SoC的附近。不幸的是，在这种拥挤的总线环境中没有光学I / O标准。PIC的输入和输出（相当于电气世界的I / O缓冲区和焊盘），我们称为片外光总线，似乎没有任何候选解决方案，行业共识或标准活动。这是一个涉及PIC组件的连接器公司面临的一个明显而直接的问题，也是近期的挑战。
PIC的两种主要芯片外互连类型是（1）直接耦合到垂直光栅耦合器（VGC），如图7所示，以及（2）传统的边缘对接耦合和点尺寸转换器（相关仿真如图2所示）。图8）。第一种方法是从PIC的表面光栅提供光纤耦合。尽管它具有有限的带宽，更多的耦合损耗和偏振相关损耗（PDL），但在量产至关重要时，它会获得更多共识。第二种方法通常提供非常低的PDL和耦合损耗。但是，在对PIC进行处理时，在将晶圆切成小块之前，不可能选择一个已知的良好管芯。
图7（左）：PIC上的VGC耦合到光纤。图8（右）：点尺寸转换器仿真示例（使用Lumerical的MODE仿真器）。
请注意，对于这两种情况，光纤都是直接与PIC耦合或从PIC直接耦合的光纤。这是由于缺乏中间技术的缘故，尽管有些公司致力于推广该中间技术（例如，通过使用电光电路板[EOCB]）[1]。一些公司促进嵌入传统PCB的光互连。
将印刷光学板（POB）引入电气生态系统
如上一节所述，SoC附近的光连接过于拥挤是一个紧迫的难题。对于这种连通性拥挤的简单答案可以通过在物理尺寸方面提供缓解阶段来实现。假设我们有一个PIC和多光纤连接器要从SoC连接到典型的光连接器，例如多光纤拉入/拉出（MPO）和标准连接器（SC）。一种可能的答案是使用给定数量的连接器进行扇入/扇出。使用当前的技术，例如MPO [2]或SC，很明显，我们会看到笨重的光纤束和机械光纤外壳。
我们想提出的中间溶液，聚合物波导（图9）[ 3，4 ]，与现有的互联技术，以减轻的问题。如图10（a）所示，装配有符合特定规格的连接器后，我们将该板称为印刷光学板（POB）。POB有助于实现从微型PIC世界到宏光纤世界的平稳过渡。
图9：来自ChemOptics的聚合物波导示例。
聚合物波导膜与电子PCB非常相似，因为它可以承载信号并可以在二维平面上进行图案化。它可以是2.5维的光学通孔结构。它也可以物理覆盖在现有的电气PCB上，以提供备用的高速路径，为图10（a）所示的零塌陷做好准备。但是，它在承载光信号而不是电信号的意义上不同于PCB。因此，连接器和波导原则上需要通过控制麦克斯韦方程式在数百太赫兹的频率范围内使用不同的算法进行分析，主要用于没有任何金属边界的异质介电系统中的基本横向电磁（TEM）模式。EDA工具，例如Lumerical [5]可以轻松用于设计和仿真此类互连。
图10：POB类型（a）在PCB上覆盖POB（b）嵌入光波导。绿线表示光路。
图10显示了两种类型的POB的：（a）该更有可能在将来更靠近和（b）现有的建议从一些公司[待产品化的方法1，6]。图10（a）中所示的光学层经过单独处理，并在组装时覆盖在经过预处理的PCB上。这需要精确的处理，以将PIC（光学芯片）对准POB，并将POB对准PCB。但是，PCB和POB具有自己完全成熟，可靠且具有成本效益的制造工艺。图10（b）中所示的光波导芯层嵌入了PCB材料和工艺中。由于光学层和电气层在制造过程中是对齐的，因此装配车间不需要提供额外的对齐。但是，材料系统需要新的层压工艺，这会增加成本并产生未知的现场产品可靠性。
图11：POB作为PIC的中间互连解决方案，可降低成本并提高可靠性。
最突出的好处是节省成本。图11中的十字标记表示可以减少所需组件的每个点，例如需要额外空间的光纤缓冲和带有支架的光纤处理机械外壳。值得注意的是，悬空光纤会产生另一种相干噪声源。因此，固定膜或固定板上的光学互连可提供更高的稳定性，免受振动和温度梯度的影响，而带宽增加时，这种影响会放大。同样，它通过减少几个手动装配点来提高制造可靠性，从而降低了总体成本。
A型POB申请
图12显示了有关连接器放置的详细信息。在位置1（P1）上，应封装I / O的裸芯片（PIC）并应将其与光信号良好耦合，应重新定义P1连接器，并根据其模式和强度耦合进行指定接口的两侧（例如，一侧是PIC，另一侧是POB波导）。考虑到PIC接口通常是为单模光纤（SMF）设计的，因此假设SMF接口技术很容易获得，P1连接器应专注于POB波导耦合效率。
在P2处，已经用事实上的SMF和多模光纤（MMF）标准定义了一半的接口。由于对数据中心等高端系统的需求很高，预计SMF接口将首先进入市场。因此，假设SMF接口技术很容易，P2连接器需要专注于具有合理机械对准的POB波导模式可用。
图12：Gen2集成示例中的POB应用程序。
结论
我们回顾了其余电子系统的硅光子学或PIC的集成方面。我们发现，在介绍性延迟与崩溃为零之间的微妙张力下，当前的电子集成行业与PIC技术之间存在差距。但是，最近的标准运动，例如OIF，通过XSR定义揭示了崩溃为零趋势的证据。考虑到该领域的这些变化，我们认为生态系统最可能的下一个支持技术是POB，以为从崩溃到零的时代准备一个经济，可靠的解决方案。从体系结构角度审查和解释了A型POB连接器。PIC到POB和POB到PCB对准技术应该是关键的开发目标。P1连接器和P2连接器都需要POB波导和SMF（或其等效物）之间有效的基本模式耦合。建议进一步研究，以结合最先进的SerDes通道配置优化SMF（或类似SMF）接口的POB波导。
【摘自Bishop杂志，作者：Hirose Electric，Inc. 光子公司的Kihong（Joshua）Kim和Jeremy Buan ， January 28, 2020】
脑机接口：展望神经连接器的未来
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伊隆·马斯克（Elon Musk）的Neuralink项目可以推动纳米微型连接器技术的创新。连接器越小，它在医学脑机接口应用中的功能就越强大。
通常，在此出版物中，我们涵盖与连接器和电缆组装行业相关的主题，以及针对每种可能应用中的电子领域当前挑战的最新技术和最佳解决方案。在本文中，我们将研究脑机接口在一个特定应用中的连接器和电缆的未来-也许是遥遥无期的未来。
工具一直是我们先天功能的扩展，计算机也是如此。联网计算机，就像通过Internet连接的计算机一样，将人类的能力扩展到了另一个层次，数十亿人类的思想能够在彼此之间共享思想和信息。尽管该网络非常有用，但它仍然依靠古老的技术来中介信息流：语言。我们认为这是理所当然的，但这非常麻烦。互联网基础设施的真正瓶颈不是电子化的：它是人类的大脑，神经和眼球，负责解码并理解以互联网发送的语言编码的信息和思想。
如果有一项技术可以绕过语言直接将思想集中在一起？毫不奇怪，正是埃隆·马斯克（Elon Musk）率先真正重视这一想法。在2016年，他启动了Neuralink，该项目旨在在大脑和计算机之间建立这种直接的连接，或者在可能的情况下创建脑机接口。自公司成立以来对公司活动的了解并不多，但是围绕将数字电子设备直接连接到大脑以有效地交换信息的技术挑战进行了一些有趣的讨论。
大脑的电子
Tim Urban 在他的博客Wait But Why中讨论了这些技术挑战详细内容包括对大脑本身的“电子学”的调查。大脑和神经系统由神经元及其轴突和树突形式的大量生物布线组成，这些生物布线在整个大脑和身体中接收和传输电信号。正如Urban所指出的，科学理解这些系统在宏观水平上如何运作良好。大脑本身的内部运作是另一回事，但是令人惊讶的是，弄清楚大脑在神经水平上的电信号传递可能并不是建立Neuralink特定品牌的脑机接口的最困难的部分。相反，最大的挑战将是对硬件本身进行工程设计。要了解为什么会有这样的挑战，我们需要确切了解Neuralink的特定类型的脑机接口将要执行的操作，
脑机接口的状态
实际上，大脑已经与机器直接通信已经有一段时间了。迄今为止，生物假体应用是最普及的脑机接口技术，使用户无需肌肉控制即可直接控制假体驱动。此类别中还包括可以代替听力和视力丧失的设备。1970年代，威廉·多贝（William Dobelle）博士将一种生物相容性实验电极植入患者的视觉皮层中，当刺激该皮层时，患者可以看到“ phosph”或闪光。
自1950年代末以来，用于治疗感音神经性听力损失的人工耳蜗问世。这些设备将声音转换为电信号，直接刺激耳蜗并恢复听力。在近70年的历史中，这种人机界面技术一直在稳步改进。如今，包括Omnetics在内的供应商提供的纳米微型连接器已达到了小规模，可靠性和坚固性的水平，不仅改善了此类现有设备的性能，而且还推动了其他脑机接口技术的发展。Omnetics生产一些可用的最小的微型和纳米微型连接器，但正如我们将看到的，即使它们的微型化规模也可能难以满足像Neuralink这样的项目的需求。
像微型计算机（Omnetics）（右）这样的纳米微型连接器已经在诸如耳蜗植入物（左）的脑机接口中使用。
但是，并非所有的脑机接口都有治疗用途。2002年，英国雷丁大学（University of Reading University）教授凯文·沃威克（Kevin Warwick）植入了名为BrainGate的脑机接口，该接口可使人体外部的电子与他的中枢神经相接。Warwick随后得以通过互联网控制机械臂。沃里克项目的“增强”方面（即增加而不是仅仅替换功能）也是Neuralink的最终目标，但规模更大。
全新的脑机界面
当今可用的能够直接与人脑交互的电极能够以不同的精确度监视或刺激一百到一百个单个神经元之间的任何地方。其他监视和与神经元互动的方法，包括功能性磁共振成像（fMRI）扫描和脑电图（EEG），都不够灵敏或反应不足，无法在单个的单个神经元水平上测量整个大脑的活动。但是，Neuralink的目标是与整个大脑的神经元级接口。
纳米微型连接器是脑机接口开发中的关键组件，并且尺寸不断缩小，功能不断增强，以帮助支持能够直接与人类大约1000亿个神经元接口的脑机接口的开发。脑。
考虑到人脑在不断变化其结构的1000亿个神经元的范围内，建立与每个人的有效脑机接口的工程难题立即变得清晰起来。不正确地与一百个神经元交互，甚至刺激视觉皮层以产生光的感知，与直接与所有1000亿个神经元甚至数万至数十万个神经元交互，这将使有用的大脑之间存在巨大差异机界面应用程序。
Neuralink团队希望电极技术将像摩尔定律一样受摩尔定律的约束，并且将以超过线性的速度加速发展。包括黑石微系统公司在内的公司正在这一领域进行创新，黑石的商业犹他州阵列电极阵列具有灵活的设计，可以将其连接到各种连接器上以用于不同的应用。
Blackrock Microsystems Cereport连接器
例如，Blackrock的Cereport连接器和相关的电缆组件适用于人类的“慢性”使用。
在2019年7月，Neuralink在旧金山的加利福尼亚科学院作了演讲，该公司概述了其技术外观的一些初始阶段。Neuralink开发了一种原型机器人，该机器人能够在不损害大脑血管的情况下将4至6μm宽度的电极“线”插入大脑。尽管这是高度机密的公司的一项重大技术公告，但马斯克承认，此次活动主要是为了招募人才，而面对Neuralink努力的绝大多数技术工程障碍仍未克服。无论Musk
演讲的目的是什么，现在存在的微米级电极技术都宣布
了Neuralink在小型电子产品方面的巨大创新。
查看这项技术可能就像查看1940年代的真空管一样。马斯克每家公司的目的似乎确实是在推动行业改变世界技术的步伐。Neuralink希望在电极和其他脑机接口方面引发类似的创新，但是没人知道该技术的未来会是什么样。无论如何，微米级微型连接器和电缆组件（尤其是柔性医疗电子设备）的持续创新必将成为其中的一部分。
【摘自Bishop杂志，作者：Neil Shurtz , July 30, 2019】
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通常，在此出版物中，我们涵盖与连接器和电缆组装行业相关的主题，以及针对每种可能应用中的电子领域当前挑战的最新技术和最佳解决方案。在本文中，我们将研究脑机接口在一个特定应用中的连接器和电缆的未来-也许是遥遥无期的未来。
工具一直是我们先天功能的扩展，计算机也是如此。联网计算机，就像通过Internet连接的计算机一样，将人类的能力扩展到了另一个层次，数十亿人类的思想能够在彼此之间共享思想和信息。尽管该网络非常有用，但它仍然依靠古老的技术来中介信息流：语言。我们认为这是理所当然的，但这非常麻烦。互联网基础设施的真正瓶颈不是电子化的：它是人类的大脑，神经和眼球，负责解码并理解以互联网发送的语言编码的信息和思想。
如果有一项技术可以绕过语言直接将思想集中在一起？毫不奇怪，正是埃隆·马斯克（Elon Musk）率先真正重视这一想法。在2016年，他启动了Neuralink，该项目旨在在大脑和计算机之间建立这种直接的连接，或者在可能的情况下创建脑机接口。自公司成立以来对公司活动的了解并不多，但是围绕将数字电子设备直接连接到大脑以有效地交换信息的技术挑战进行了一些有趣的讨论。
大脑的电子
Tim Urban 在他的博客Wait But Why中讨论了这些技术挑战详细内容包括对大脑本身的“电子学”的调查。大脑和神经系统由神经元及其轴突和树突形式的大量生物布线组成，这些生物布线在整个大脑和身体中接收和传输电信号。正如Urban所指出的，科学理解这些系统在宏观水平上如何运作良好。大脑本身的内部运作是另一回事，但是令人惊讶的是，弄清楚大脑在神经水平上的电信号传递可能并不是建立Neuralink特定品牌的脑机接口的最困难的部分。相反，最大的挑战将是对硬件本身进行工程设计。要了解为什么会有这样的挑战，我们需要确切了解Neuralink的特定类型的脑机接口将要执行的操作，
脑机接口的状态
实际上，大脑已经与机器直接通信已经有一段时间了。迄今为止，生物假体应用是最普及的脑机接口技术，使用户无需肌肉控制即可直接控制假体驱动。此类别中还包括可以代替听力和视力丧失的设备。1970年代，威廉·多贝（William Dobelle）博士将一种生物相容性实验电极植入患者的视觉皮层中，当刺激该皮层时，患者可以看到“ phosph”或闪光。
自1950年代末以来，用于治疗感音神经性听力损失的人工耳蜗问世。这些设备将声音转换为电信号，直接刺激耳蜗并恢复听力。在近70年的历史中，这种人机界面技术一直在稳步改进。如今，包括Omnetics在内的供应商提供的纳米微型连接器已达到了小规模，可靠性和坚固性的水平，不仅改善了此类现有设备的性能，而且还推动了其他脑机接口技术的发展。Omnetics生产一些可用的最小的微型和纳米微型连接器，但正如我们将看到的，即使它们的微型化规模也可能难以满足像Neuralink这样的项目的需求。
像微型计算机（Omnetics）（右）这样的纳米微型连接器已经在诸如耳蜗植入物（左）的脑机接口中使用。
但是，并非所有的脑机接口都有治疗用途。2002年，英国雷丁大学（University of Reading University）教授凯文·沃威克（Kevin Warwick）植入了名为BrainGate的脑机接口，该接口可使人体外部的电子与他的中枢神经相接。Warwick随后得以通过互联网控制机械臂。沃里克项目的“增强”方面（即增加而不是仅仅替换功能）也是Neuralink的最终目标，但规模更大。
全新的脑机界面
当今可用的能够直接与人脑交互的电极能够以不同的精确度监视或刺激一百到一百个单个神经元之间的任何地方。其他监视和与神经元互动的方法，包括功能性磁共振成像（fMRI）扫描和脑电图（EEG），都不够灵敏或反应不足，无法在单个的单个神经元水平上测量整个大脑的活动。但是，Neuralink的目标是与整个大脑的神经元级接口。
纳米微型连接器是脑机接口开发中的关键组件，并且尺寸不断缩小，功能不断增强，以帮助支持能够直接与人类大约1000亿个神经元接口的脑机接口的开发。脑。
考虑到人脑在不断变化其结构的1000亿个神经元的范围内，建立与每个人的有效脑机接口的工程难题立即变得清晰起来。不正确地与一百个神经元交互，甚至刺激视觉皮层以产生光的感知，与直接与所有1000亿个神经元甚至数万至数十万个神经元交互，这将使有用的大脑之间存在巨大差异机界面应用程序。
Neuralink团队希望电极技术将像摩尔定律一样受摩尔定律的约束，并且将以超过线性的速度加速发展。包括黑石微系统公司在内的公司正在这一领域进行创新，黑石的商业犹他州阵列电极阵列具有灵活的设计，可以将其连接到各种连接器上以用于不同的应用。
Blackrock Microsystems Cereport连接器
例如，Blackrock的Cereport连接器和相关的电缆组件适用于人类的“慢性”使用。
在2019年7月，Neuralink在旧金山的加利福尼亚科学院作了演讲，该公司概述了其技术外观的一些初始阶段。Neuralink开发了一种原型机器人，该机器人能够在不损害大脑血管的情况下将4至6μm宽度的电极“线”插入大脑。尽管这是高度机密的公司的一项重大技术公告，但马斯克承认，此次活动主要是为了招募人才，而面对Neuralink努力的绝大多数技术工程障碍仍未克服。无论Musk
演讲的目的是什么，现在存在的微米级电极技术都宣布
了Neuralink在小型电子产品方面的巨大创新。
查看这项技术可能就像查看1940年代的真空管一样。马斯克每家公司的目的似乎确实是在推动行业改变世界技术的步伐。Neuralink希望在电极和其他脑机接口方面引发类似的创新，但是没人知道该技术的未来会是什么样。无论如何，微米级微型连接器和电缆组件（尤其是柔性医疗电子设备）的持续创新必将成为其中的一部分。
【摘自Bishop杂志，作者：Neil Shurtz , July 30, 2019】
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伊隆·马斯克（Elon Musk）的Neuralink项目可以推动纳米微型连接器技术的创新。连接器越小，它在医学脑机接口应用中的功能就越强大。
通常，在此出版物中，我们涵盖与连接器和电缆组装行业相关的主题，以及针对每种可能应用中的电子领域当前挑战的最新技术和最佳解决方案。在本文中，我们将研究脑机接口在一个特定应用中的连接器和电缆的未来-也许是遥遥无期的未来。
工具一直是我们先天功能的扩展，计算机也是如此。联网计算机，就像通过Internet连接的计算机一样，将人类的能力扩展到了另一个层次，数十亿人类的思想能够在彼此之间共享思想和信息。尽管该网络非常有用，但它仍然依靠古老的技术来中介信息流：语言。我们认为这是理所当然的，但这非常麻烦。互联网基础设施的真正瓶颈不是电子化的：它是人类的大脑，神经和眼球，负责解码并理解以互联网发送的语言编码的信息和思想。
如果有一项技术可以绕过语言直接将思想集中在一起？毫不奇怪，正是埃隆·马斯克（Elon Musk）率先真正重视这一想法。在2016年，他启动了Neuralink，该项目旨在在大脑和计算机之间建立这种直接的连接，或者在可能的情况下创建脑机接口。自公司成立以来对公司活动的了解并不多，但是围绕将数字电子设备直接连接到大脑以有效地交换信息的技术挑战进行了一些有趣的讨论。
大脑的电子
Tim Urban 在他的博客Wait But Why中讨论了这些技术挑战详细内容包括对大脑本身的“电子学”的调查。大脑和神经系统由神经元及其轴突和树突形式的大量生物布线组成，这些生物布线在整个大脑和身体中接收和传输电信号。正如Urban所指出的，科学理解这些系统在宏观水平上如何运作良好。大脑本身的内部运作是另一回事，但是令人惊讶的是，弄清楚大脑在神经水平上的电信号传递可能并不是建立Neuralink特定品牌的脑机接口的最困难的部分。相反，最大的挑战将是对硬件本身进行工程设计。要了解为什么会有这样的挑战，我们需要确切了解Neuralink的特定类型的脑机接口将要执行的操作，
脑机接口的状态
实际上，大脑已经与机器直接通信已经有一段时间了。迄今为止，生物假体应用是最普及的脑机接口技术，使用户无需肌肉控制即可直接控制假体驱动。此类别中还包括可以代替听力和视力丧失的设备。1970年代，威廉·多贝（William Dobelle）博士将一种生物相容性实验电极植入患者的视觉皮层中，当刺激该皮层时，患者可以看到“ phosph”或闪光。
自1950年代末以来，用于治疗感音神经性听力损失的人工耳蜗问世。这些设备将声音转换为电信号，直接刺激耳蜗并恢复听力。在近70年的历史中，这种人机界面技术一直在稳步改进。如今，包括Omnetics在内的供应商提供的纳米微型连接器已达到了小规模，可靠性和坚固性的水平，不仅改善了此类现有设备的性能，而且还推动了其他脑机接口技术的发展。Omnetics生产一些可用的最小的微型和纳米微型连接器，但正如我们将看到的，即使它们的微型化规模也可能难以满足像Neuralink这样的项目的需求。
像微型计算机（Omnetics）（右）这样的纳米微型连接器已经在诸如耳蜗植入物（左）的脑机接口中使用。
但是，并非所有的脑机接口都有治疗用途。2002年，英国雷丁大学（University of Reading University）教授凯文·沃威克（Kevin Warwick）植入了名为BrainGate的脑机接口，该接口可使人体外部的电子与他的中枢神经相接。Warwick随后得以通过互联网控制机械臂。沃里克项目的“增强”方面（即增加而不是仅仅替换功能）也是Neuralink的最终目标，但规模更大。
全新的脑机界面
当今可用的能够直接与人脑交互的电极能够以不同的精确度监视或刺激一百到一百个单个神经元之间的任何地方。其他监视和与神经元互动的方法，包括功能性磁共振成像（fMRI）扫描和脑电图（EEG），都不够灵敏或反应不足，无法在单个的单个神经元水平上测量整个大脑的活动。但是，Neuralink的目标是与整个大脑的神经元级接口。
纳米微型连接器是脑机接口开发中的关键组件，并且尺寸不断缩小，功能不断增强，以帮助支持能够直接与人类大约1000亿个神经元接口的脑机接口的开发。脑。
考虑到人脑在不断变化其结构的1000亿个神经元的范围内，建立与每个人的有效脑机接口的工程难题立即变得清晰起来。不正确地与一百个神经元交互，甚至刺激视觉皮层以产生光的感知，与直接与所有1000亿个神经元甚至数万至数十万个神经元交互，这将使有用的大脑之间存在巨大差异机界面应用程序。
Neuralink团队希望电极技术将像摩尔定律一样受摩尔定律的约束，并且将以超过线性的速度加速发展。包括黑石微系统公司在内的公司正在这一领域进行创新，黑石的商业犹他州阵列电极阵列具有灵活的设计，可以将其连接到各种连接器上以用于不同的应用。
Blackrock Microsystems Cereport连接器
例如，Blackrock的Cereport连接器和相关的电缆组件适用于人类的“慢性”使用。
在2019年7月，Neuralink在旧金山的加利福尼亚科学院作了演讲，该公司概述了其技术外观的一些初始阶段。Neuralink开发了一种原型机器人，该机器人能够在不损害大脑血管的情况下将4至6μm宽度的电极“线”插入大脑。尽管这是高度机密的公司的一项重大技术公告，但马斯克承认，此次活动主要是为了招募人才，而面对Neuralink努力的绝大多数技术工程障碍仍未克服。无论Musk
演讲的目的是什么，现在存在的微米级电极技术都宣布
了Neuralink在小型电子产品方面的巨大创新。
查看这项技术可能就像查看1940年代的真空管一样。马斯克每家公司的目的似乎确实是在推动行业改变世界技术的步伐。Neuralink希望在电极和其他脑机接口方面引发类似的创新，但是没人知道该技术的未来会是什么样。无论如何，微米级微型连接器和电缆组件（尤其是柔性医疗电子设备）的持续创新必将成为其中的一部分。
【摘自Bishop杂志，作者：Neil Shurtz , July 30, 2019】
通常，在此出版物中，我们涵盖与连接器和电缆组装行业相关的主题，以及针对每种可能应用中的电子领域当前挑战的最新技术和最佳解决方案。在本文中，我们将研究脑机接口在一个特定应用中的连接器和电缆的未来-也许是遥遥无期的未来。
工具一直是我们先天功能的扩展，计算机也是如此。联网计算机，就像通过Internet连接的计算机一样，将人类的能力扩展到了另一个层次，数十亿人类的思想能够在彼此之间共享思想和信息。尽管该网络非常有用，但它仍然依靠古老的技术来中介信息流：语言。我们认为这是理所当然的，但这非常麻烦。互联网基础设施的真正瓶颈不是电子化的：它是人类的大脑，神经和眼球，负责解码并理解以互联网发送的语言编码的信息和思想。
如果有一项技术可以绕过语言直接将思想集中在一起？毫不奇怪，正是埃隆·马斯克（Elon Musk）率先真正重视这一想法。在2016年，他启动了Neuralink，该项目旨在在大脑和计算机之间建立这种直接的连接，或者在可能的情况下创建脑机接口。自公司成立以来对公司活动的了解并不多，但是围绕将数字电子设备直接连接到大脑以有效地交换信息的技术挑战进行了一些有趣的讨论。
大脑的电子
Tim Urban 在他的博客Wait But Why中讨论了这些技术挑战详细内容包括对大脑本身的“电子学”的调查。大脑和神经系统由神经元及其轴突和树突形式的大量生物布线组成，这些生物布线在整个大脑和身体中接收和传输电信号。正如Urban所指出的，科学理解这些系统在宏观水平上如何运作良好。大脑本身的内部运作是另一回事，但是令人惊讶的是，弄清楚大脑在神经水平上的电信号传递可能并不是建立Neuralink特定品牌的脑机接口的最困难的部分。相反，最大的挑战将是对硬件本身进行工程设计。要了解为什么会有这样的挑战，我们需要确切了解Neuralink的特定类型的脑机接口将要执行的操作，
脑机接口的状态
实际上，大脑已经与机器直接通信已经有一段时间了。迄今为止，生物假体应用是最普及的脑机接口技术，使用户无需肌肉控制即可直接控制假体驱动。此类别中还包括可以代替听力和视力丧失的设备。1970年代，威廉·多贝（William Dobelle）博士将一种生物相容性实验电极植入患者的视觉皮层中，当刺激该皮层时，患者可以看到“ phosph”或闪光。
自1950年代末以来，用于治疗感音神经性听力损失的人工耳蜗问世。这些设备将声音转换为电信号，直接刺激耳蜗并恢复听力。在近70年的历史中，这种人机界面技术一直在稳步改进。如今，包括Omnetics在内的供应商提供的纳米微型连接器已达到了小规模，可靠性和坚固性的水平，不仅改善了此类现有设备的性能，而且还推动了其他脑机接口技术的发展。Omnetics生产一些可用的最小的微型和纳米微型连接器，但正如我们将看到的，即使它们的微型化规模也可能难以满足像Neuralink这样的项目的需求。
像微型计算机（Omnetics）（右）这样的纳米微型连接器已经在诸如耳蜗植入物（左）的脑机接口中使用。
但是，并非所有的脑机接口都有治疗用途。2002年，英国雷丁大学（University of Reading University）教授凯文·沃威克（Kevin Warwick）植入了名为BrainGate的脑机接口，该接口可使人体外部的电子与他的中枢神经相接。Warwick随后得以通过互联网控制机械臂。沃里克项目的“增强”方面（即增加而不是仅仅替换功能）也是Neuralink的最终目标，但规模更大。
全新的脑机界面
当今可用的能够直接与人脑交互的电极能够以不同的精确度监视或刺激一百到一百个单个神经元之间的任何地方。其他监视和与神经元互动的方法，包括功能性磁共振成像（fMRI）扫描和脑电图（EEG），都不够灵敏或反应不足，无法在单个的单个神经元水平上测量整个大脑的活动。但是，Neuralink的目标是与整个大脑的神经元级接口。
纳米微型连接器是脑机接口开发中的关键组件，并且尺寸不断缩小，功能不断增强，以帮助支持能够直接与人类大约1000亿个神经元接口的脑机接口的开发。脑。
考虑到人脑在不断变化其结构的1000亿个神经元的范围内，建立与每个人的有效脑机接口的工程难题立即变得清晰起来。不正确地与一百个神经元交互，甚至刺激视觉皮层以产生光的感知，与直接与所有1000亿个神经元甚至数万至数十万个神经元交互，这将使有用的大脑之间存在巨大差异机界面应用程序。
Neuralink团队希望电极技术将像摩尔定律一样受摩尔定律的约束，并且将以超过线性的速度加速发展。包括黑石微系统公司在内的公司正在这一领域进行创新，黑石的商业犹他州阵列电极阵列具有灵活的设计，可以将其连接到各种连接器上以用于不同的应用。
Blackrock Microsystems Cereport连接器
例如，Blackrock的Cereport连接器和相关的电缆组件适用于人类的“慢性”使用。
在2019年7月，Neuralink在旧金山的加利福尼亚科学院作了演讲，该公司概述了其技术外观的一些初始阶段。Neuralink开发了一种原型机器人，该机器人能够在不损害大脑血管的情况下将4至6μm宽度的电极“线”插入大脑。尽管这是高度机密的公司的一项重大技术公告，但马斯克承认，此次活动主要是为了招募人才，而面对Neuralink努力的绝大多数技术工程障碍仍未克服。无论Musk
演讲的目的是什么，现在存在的微米级电极技术都宣布
了Neuralink在小型电子产品方面的巨大创新。
查看这项技术可能就像查看1940年代的真空管一样。马斯克每家公司的目的似乎确实是在推动行业改变世界技术的步伐。Neuralink希望在电极和其他脑机接口方面引发类似的创新，但是没人知道该技术的未来会是什么样。无论如何，微米级微型连接器和电缆组件（尤其是柔性医疗电子设备）的持续创新必将成为其中的一部分。
【摘自Bishop杂志，作者：Neil Shurtz , July 30, 2019】
SC19：超级计算机继续发展
技术分享 • atangge 发表了文章 • 0 个评论 • 2222 次浏览 • 2019-12-11 08:36
超级计算机的主要展览和会议展示了包括人工智能，大数据分析，机器学习以及需要高性能计算服务和高性能连接产品的快速扩展的应用程序在内的技术。
超级计算机和极限计算服务的市场已经从一些高度专业化的机器发展成为一个处于先进技术边缘的庞大行业。从1975年发布的Cray I机器开始，这种高度专业化的计算机的任务是解决最复杂的问题，而这些问题只有使用最先进的技术才能解决。在随后的几年中，使用最新芯片和系统封装的下一代机器继续提高性能，以解决日益复杂的问题。如今，超级计算机能够处理诸如可视化人脑中的神经元3D网络之类的复杂应用。以每秒浮点运算的四千万次运算（千万亿次触发器）来衡量，这些机器可能包含数千个处理器内核，并且消耗100 kW的功率。
SC19是11月17日至22日在科罗拉多州丹佛市举行的超级计算机的主要展览和会议，展示了性能的最新进展以及交付超级计算服务的方式的发展。来自118个国家/地区的13338名注册参加者，该行业真正做到了国际化。组织的列表包括国内，欧洲和亚洲的大学以及政府资助的组织。大约374家参展商展示了包括人工智能，大数据分析，机器学习以及需要高性能计算服务的快速扩展的应用程序在内的技术。这些发展至少在两个方向上驱动着超级计算机产业。
传统上，需要超级计算资源的组织可以设置自己的设施以供内部使用。除了超级用户（如政府，航空航天或医学研究公司）外，这是一个非常昂贵的选择，因为超级计算机技术的迅速发展会在几年内淘汰最先进的机器。另一种方法是将问题和数据集提交给由大学或商业数据中心管理的超级计算机设施。用户可以按小时购买对超级计算机的访问权限。一个典型的供应商可能会拥有几台机器，这些机器的性能可以满足客户的需求。这些高性能计算机（HPC）通常由高度专业的服务器和存储模块组成，这些服务器和存储模块利用最新的通用或图形处理器单元，FPGA和加速器。
这些系统的设计使用了包括背板，夹层和双轴电缆组件在内的多种封装技术，从而形成了超大型刀片服务器。
在狭窄的2U外壳中运行这么多高性能处理器内核会带来巨大的散热挑战。多家供应商展示了热管理策略，包括风扇壁，用于冷却高速气流的水冷系统，热导管，水冷冷却板以及将其完全浸入封闭回路的氟化液体中。
与最近云计算在商业计算环境中占主导地位的方式类似，高性能计算也已开始迁移到云中。随着HPC硬件市场变得更具价格竞争力，并受到诸如Open 19之类的开放设计架构的驱动，几家硬件制造商已接受基于云的HPC服务交付。作为HPC服务器，存储和网络交换机的大型制造商，Penguin Computing现在通过其Penguin Computing On-Demand（POD）程序提供HPC即服务。诸如Rescale之类的公司提供对超级计算资源的访问权限，这些资源可以扩展到特定的应用程序，甚至可以缩减到要应用于特定工作的内核数量。用户可以按使用量付费立即访问几乎无限的计算能力，以解决建模，仿真和分析中的各种需求。消除了不断升级内部计算机和维护支持人员的需求。HPC云服务提供商通过ITAR和FedRAMP认证满足对绝对数据安全性的需求。
HPC云服务的含义可能会对电子连接器行业产生重大影响。随着越来越多的用户淘汰内部HPC资源，将减少购买机器的数量，从而减少与HPC相关的连接器的销售。大型商业数据中心将不断更新其容量以支持其云业务。这些机器可能需要可用的最高性能互连，但是相对较少的大型数据中心将导致最先进的铜和光纤互连的销售有限。
定义特定连接器的不断发展的互连协议也在发生变化。PCIe多年来一直是黄金标准，并且多年来一直在不断升级以支持更高的速度。下一代图形处理单元（GPU）的引入使内存带宽成为系统性能的门控因素。最近，GenZ和CXL等引入的标准通过提供更高的带宽，减少的延迟和更大的设计灵活性，正在改变格局。
SC19是一年一度的盛会，将于2020年移至亚特兰大。由于这是系统级别的会议，而不是组件级别的会议，因此很少有连接器制造商参加。今年例外的是I-PEX，Molex和Samtec。
I-PEX宣布了一个新的嵌入式光模块，该模块具有四个双工25Gb / s通道，容量可支持300米的长度。与PCB的电气连接使用其CABLINE-CA薄型连接器。该中板收发器具有尾纤光纤终端。
Molex展台的特色是NearStack微型电缆组件，其额定值为112Gb / s PAM4。他们还展示了使用其旗舰产品Impact系列高速背板连接器的大型生产电缆背板组件。
Molex的主要重点是最近收购的Bittware产品，包括加速器和存储处理器，它们是HPC设备中使用的主要组件。
Samtec的大型展位设有一系列高速连接器显示器，包括直接连接至硅封装的56Gb / s PAM4，从中板到背板的112Gb / s PAM4前面板，以及下一代数据中心的演示。 eSilicon和Samtec的架构。
在SC19上展示的技术和产品可能会提供一些有用的见识，以了解商业甚至消费者级别产品在未来五年内将面临的挑战。热管理已经成为商业产品中的主要设计考虑因素，但是从经济角度考虑，不允许使用循环冷却水或冷却烟囱和六英寸高的热管的解决方案。芯片制造商在降低处理器功耗方面取得了长足的进步，但是内核数量的增加将继续推动功耗的增长。
从短期到中期，PAM4信令将使设计人员能够利用有据可查的铜互连。除了许多国内外供应商展示的标准可插拔I / O电缆组件外，SC19上几乎没有光学互连的迹象。本地物联网应用推动的边缘计算的增长可能为更长距离的光链路提供新的机会。当系统要求高于56Gb / s的PAM4时，可能有必要在I / O中甚至在盒装应用中广泛采用光学互连。
【摘自Bishop杂志，作者：Robert Hult ，December 10, 2019】
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超级计算机和极限计算服务的市场已经从一些高度专业化的机器发展成为一个处于先进技术边缘的庞大行业。从1975年发布的Cray I机器开始，这种高度专业化的计算机的任务是解决最复杂的问题，而这些问题只有使用最先进的技术才能解决。在随后的几年中，使用最新芯片和系统封装的下一代机器继续提高性能，以解决日益复杂的问题。如今，超级计算机能够处理诸如可视化人脑中的神经元3D网络之类的复杂应用。以每秒浮点运算的四千万次运算（千万亿次触发器）来衡量，这些机器可能包含数千个处理器内核，并且消耗100 kW的功率。
SC19是11月17日至22日在科罗拉多州丹佛市举行的超级计算机的主要展览和会议，展示了性能的最新进展以及交付超级计算服务的方式的发展。来自118个国家/地区的13338名注册参加者，该行业真正做到了国际化。组织的列表包括国内，欧洲和亚洲的大学以及政府资助的组织。大约374家参展商展示了包括人工智能，大数据分析，机器学习以及需要高性能计算服务的快速扩展的应用程序在内的技术。这些发展至少在两个方向上驱动着超级计算机产业。
传统上，需要超级计算资源的组织可以设置自己的设施以供内部使用。除了超级用户（如政府，航空航天或医学研究公司）外，这是一个非常昂贵的选择，因为超级计算机技术的迅速发展会在几年内淘汰最先进的机器。另一种方法是将问题和数据集提交给由大学或商业数据中心管理的超级计算机设施。用户可以按小时购买对超级计算机的访问权限。一个典型的供应商可能会拥有几台机器，这些机器的性能可以满足客户的需求。这些高性能计算机（HPC）通常由高度专业的服务器和存储模块组成，这些服务器和存储模块利用最新的通用或图形处理器单元，FPGA和加速器。
这些系统的设计使用了包括背板，夹层和双轴电缆组件在内的多种封装技术，从而形成了超大型刀片服务器。
在狭窄的2U外壳中运行这么多高性能处理器内核会带来巨大的散热挑战。多家供应商展示了热管理策略，包括风扇壁，用于冷却高速气流的水冷系统，热导管，水冷冷却板以及将其完全浸入封闭回路的氟化液体中。
与最近云计算在商业计算环境中占主导地位的方式类似，高性能计算也已开始迁移到云中。随着HPC硬件市场变得更具价格竞争力，并受到诸如Open 19之类的开放设计架构的驱动，几家硬件制造商已接受基于云的HPC服务交付。作为HPC服务器，存储和网络交换机的大型制造商，Penguin Computing现在通过其Penguin Computing On-Demand（POD）程序提供HPC即服务。诸如Rescale之类的公司提供对超级计算资源的访问权限，这些资源可以扩展到特定的应用程序，甚至可以缩减到要应用于特定工作的内核数量。用户可以按使用量付费立即访问几乎无限的计算能力，以解决建模，仿真和分析中的各种需求。消除了不断升级内部计算机和维护支持人员的需求。HPC云服务提供商通过ITAR和FedRAMP认证满足对绝对数据安全性的需求。
HPC云服务的含义可能会对电子连接器行业产生重大影响。随着越来越多的用户淘汰内部HPC资源，将减少购买机器的数量，从而减少与HPC相关的连接器的销售。大型商业数据中心将不断更新其容量以支持其云业务。这些机器可能需要可用的最高性能互连，但是相对较少的大型数据中心将导致最先进的铜和光纤互连的销售有限。
定义特定连接器的不断发展的互连协议也在发生变化。PCIe多年来一直是黄金标准，并且多年来一直在不断升级以支持更高的速度。下一代图形处理单元（GPU）的引入使内存带宽成为系统性能的门控因素。最近，GenZ和CXL等引入的标准通过提供更高的带宽，减少的延迟和更大的设计灵活性，正在改变格局。
SC19是一年一度的盛会，将于2020年移至亚特兰大。由于这是系统级别的会议，而不是组件级别的会议，因此很少有连接器制造商参加。今年例外的是I-PEX，Molex和Samtec。
I-PEX宣布了一个新的嵌入式光模块，该模块具有四个双工25Gb / s通道，容量可支持300米的长度。与PCB的电气连接使用其CABLINE-CA薄型连接器。该中板收发器具有尾纤光纤终端。
Molex展台的特色是NearStack微型电缆组件，其额定值为112Gb / s PAM4。他们还展示了使用其旗舰产品Impact系列高速背板连接器的大型生产电缆背板组件。
Molex的主要重点是最近收购的Bittware产品，包括加速器和存储处理器，它们是HPC设备中使用的主要组件。
Samtec的大型展位设有一系列高速连接器显示器，包括直接连接至硅封装的56Gb / s PAM4，从中板到背板的112Gb / s PAM4前面板，以及下一代数据中心的演示。 eSilicon和Samtec的架构。
在SC19上展示的技术和产品可能会提供一些有用的见识，以了解商业甚至消费者级别产品在未来五年内将面临的挑战。热管理已经成为商业产品中的主要设计考虑因素，但是从经济角度考虑，不允许使用循环冷却水或冷却烟囱和六英寸高的热管的解决方案。芯片制造商在降低处理器功耗方面取得了长足的进步，但是内核数量的增加将继续推动功耗的增长。
从短期到中期，PAM4信令将使设计人员能够利用有据可查的铜互连。除了许多国内外供应商展示的标准可插拔I / O电缆组件外，SC19上几乎没有光学互连的迹象。本地物联网应用推动的边缘计算的增长可能为更长距离的光链路提供新的机会。当系统要求高于56Gb / s的PAM4时，可能有必要在I / O中甚至在盒装应用中广泛采用光学互连。
【摘自Bishop杂志，作者：Robert Hult ，December 10, 2019】
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超级计算机的主要展览和会议展示了包括人工智能，大数据分析，机器学习以及需要高性能计算服务和高性能连接产品的快速扩展的应用程序在内的技术。
超级计算机和极限计算服务的市场已经从一些高度专业化的机器发展成为一个处于先进技术边缘的庞大行业。从1975年发布的Cray I机器开始，这种高度专业化的计算机的任务是解决最复杂的问题，而这些问题只有使用最先进的技术才能解决。在随后的几年中，使用最新芯片和系统封装的下一代机器继续提高性能，以解决日益复杂的问题。如今，超级计算机能够处理诸如可视化人脑中的神经元3D网络之类的复杂应用。以每秒浮点运算的四千万次运算（千万亿次触发器）来衡量，这些机器可能包含数千个处理器内核，并且消耗100 kW的功率。
SC19是11月17日至22日在科罗拉多州丹佛市举行的超级计算机的主要展览和会议，展示了性能的最新进展以及交付超级计算服务的方式的发展。来自118个国家/地区的13338名注册参加者，该行业真正做到了国际化。组织的列表包括国内，欧洲和亚洲的大学以及政府资助的组织。大约374家参展商展示了包括人工智能，大数据分析，机器学习以及需要高性能计算服务的快速扩展的应用程序在内的技术。这些发展至少在两个方向上驱动着超级计算机产业。
传统上，需要超级计算资源的组织可以设置自己的设施以供内部使用。除了超级用户（如政府，航空航天或医学研究公司）外，这是一个非常昂贵的选择，因为超级计算机技术的迅速发展会在几年内淘汰最先进的机器。另一种方法是将问题和数据集提交给由大学或商业数据中心管理的超级计算机设施。用户可以按小时购买对超级计算机的访问权限。一个典型的供应商可能会拥有几台机器，这些机器的性能可以满足客户的需求。这些高性能计算机（HPC）通常由高度专业的服务器和存储模块组成，这些服务器和存储模块利用最新的通用或图形处理器单元，FPGA和加速器。
这些系统的设计使用了包括背板，夹层和双轴电缆组件在内的多种封装技术，从而形成了超大型刀片服务器。
在狭窄的2U外壳中运行这么多高性能处理器内核会带来巨大的散热挑战。多家供应商展示了热管理策略，包括风扇壁，用于冷却高速气流的水冷系统，热导管，水冷冷却板以及将其完全浸入封闭回路的氟化液体中。
与最近云计算在商业计算环境中占主导地位的方式类似，高性能计算也已开始迁移到云中。随着HPC硬件市场变得更具价格竞争力，并受到诸如Open 19之类的开放设计架构的驱动，几家硬件制造商已接受基于云的HPC服务交付。作为HPC服务器，存储和网络交换机的大型制造商，Penguin Computing现在通过其Penguin Computing On-Demand（POD）程序提供HPC即服务。诸如Rescale之类的公司提供对超级计算资源的访问权限，这些资源可以扩展到特定的应用程序，甚至可以缩减到要应用于特定工作的内核数量。用户可以按使用量付费立即访问几乎无限的计算能力，以解决建模，仿真和分析中的各种需求。消除了不断升级内部计算机和维护支持人员的需求。HPC云服务提供商通过ITAR和FedRAMP认证满足对绝对数据安全性的需求。
HPC云服务的含义可能会对电子连接器行业产生重大影响。随着越来越多的用户淘汰内部HPC资源，将减少购买机器的数量，从而减少与HPC相关的连接器的销售。大型商业数据中心将不断更新其容量以支持其云业务。这些机器可能需要可用的最高性能互连，但是相对较少的大型数据中心将导致最先进的铜和光纤互连的销售有限。
定义特定连接器的不断发展的互连协议也在发生变化。PCIe多年来一直是黄金标准，并且多年来一直在不断升级以支持更高的速度。下一代图形处理单元（GPU）的引入使内存带宽成为系统性能的门控因素。最近，GenZ和CXL等引入的标准通过提供更高的带宽，减少的延迟和更大的设计灵活性，正在改变格局。
SC19是一年一度的盛会，将于2020年移至亚特兰大。由于这是系统级别的会议，而不是组件级别的会议，因此很少有连接器制造商参加。今年例外的是I-PEX，Molex和Samtec。
I-PEX宣布了一个新的嵌入式光模块，该模块具有四个双工25Gb / s通道，容量可支持300米的长度。与PCB的电气连接使用其CABLINE-CA薄型连接器。该中板收发器具有尾纤光纤终端。
Molex展台的特色是NearStack微型电缆组件，其额定值为112Gb / s PAM4。他们还展示了使用其旗舰产品Impact系列高速背板连接器的大型生产电缆背板组件。
Molex的主要重点是最近收购的Bittware产品，包括加速器和存储处理器，它们是HPC设备中使用的主要组件。
Samtec的大型展位设有一系列高速连接器显示器，包括直接连接至硅封装的56Gb / s PAM4，从中板到背板的112Gb / s PAM4前面板，以及下一代数据中心的演示。 eSilicon和Samtec的架构。
在SC19上展示的技术和产品可能会提供一些有用的见识，以了解商业甚至消费者级别产品在未来五年内将面临的挑战。热管理已经成为商业产品中的主要设计考虑因素，但是从经济角度考虑，不允许使用循环冷却水或冷却烟囱和六英寸高的热管的解决方案。芯片制造商在降低处理器功耗方面取得了长足的进步，但是内核数量的增加将继续推动功耗的增长。
从短期到中期，PAM4信令将使设计人员能够利用有据可查的铜互连。除了许多国内外供应商展示的标准可插拔I / O电缆组件外，SC19上几乎没有光学互连的迹象。本地物联网应用推动的边缘计算的增长可能为更长距离的光链路提供新的机会。当系统要求高于56Gb / s的PAM4时，可能有必要在I / O中甚至在盒装应用中广泛采用光学互连。
【摘自Bishop杂志，作者：Robert Hult ，December 10, 2019】
超级计算机和极限计算服务的市场已经从一些高度专业化的机器发展成为一个处于先进技术边缘的庞大行业。从1975年发布的Cray I机器开始，这种高度专业化的计算机的任务是解决最复杂的问题，而这些问题只有使用最先进的技术才能解决。在随后的几年中，使用最新芯片和系统封装的下一代机器继续提高性能，以解决日益复杂的问题。如今，超级计算机能够处理诸如可视化人脑中的神经元3D网络之类的复杂应用。以每秒浮点运算的四千万次运算（千万亿次触发器）来衡量，这些机器可能包含数千个处理器内核，并且消耗100 kW的功率。
SC19是11月17日至22日在科罗拉多州丹佛市举行的超级计算机的主要展览和会议，展示了性能的最新进展以及交付超级计算服务的方式的发展。来自118个国家/地区的13338名注册参加者，该行业真正做到了国际化。组织的列表包括国内，欧洲和亚洲的大学以及政府资助的组织。大约374家参展商展示了包括人工智能，大数据分析，机器学习以及需要高性能计算服务的快速扩展的应用程序在内的技术。这些发展至少在两个方向上驱动着超级计算机产业。
传统上，需要超级计算资源的组织可以设置自己的设施以供内部使用。除了超级用户（如政府，航空航天或医学研究公司）外，这是一个非常昂贵的选择，因为超级计算机技术的迅速发展会在几年内淘汰最先进的机器。另一种方法是将问题和数据集提交给由大学或商业数据中心管理的超级计算机设施。用户可以按小时购买对超级计算机的访问权限。一个典型的供应商可能会拥有几台机器，这些机器的性能可以满足客户的需求。这些高性能计算机（HPC）通常由高度专业的服务器和存储模块组成，这些服务器和存储模块利用最新的通用或图形处理器单元，FPGA和加速器。
这些系统的设计使用了包括背板，夹层和双轴电缆组件在内的多种封装技术，从而形成了超大型刀片服务器。
在狭窄的2U外壳中运行这么多高性能处理器内核会带来巨大的散热挑战。多家供应商展示了热管理策略，包括风扇壁，用于冷却高速气流的水冷系统，热导管，水冷冷却板以及将其完全浸入封闭回路的氟化液体中。
与最近云计算在商业计算环境中占主导地位的方式类似，高性能计算也已开始迁移到云中。随着HPC硬件市场变得更具价格竞争力，并受到诸如Open 19之类的开放设计架构的驱动，几家硬件制造商已接受基于云的HPC服务交付。作为HPC服务器，存储和网络交换机的大型制造商，Penguin Computing现在通过其Penguin Computing On-Demand（POD）程序提供HPC即服务。诸如Rescale之类的公司提供对超级计算资源的访问权限，这些资源可以扩展到特定的应用程序，甚至可以缩减到要应用于特定工作的内核数量。用户可以按使用量付费立即访问几乎无限的计算能力，以解决建模，仿真和分析中的各种需求。消除了不断升级内部计算机和维护支持人员的需求。HPC云服务提供商通过ITAR和FedRAMP认证满足对绝对数据安全性的需求。
HPC云服务的含义可能会对电子连接器行业产生重大影响。随着越来越多的用户淘汰内部HPC资源，将减少购买机器的数量，从而减少与HPC相关的连接器的销售。大型商业数据中心将不断更新其容量以支持其云业务。这些机器可能需要可用的最高性能互连，但是相对较少的大型数据中心将导致最先进的铜和光纤互连的销售有限。
定义特定连接器的不断发展的互连协议也在发生变化。PCIe多年来一直是黄金标准，并且多年来一直在不断升级以支持更高的速度。下一代图形处理单元（GPU）的引入使内存带宽成为系统性能的门控因素。最近，GenZ和CXL等引入的标准通过提供更高的带宽，减少的延迟和更大的设计灵活性，正在改变格局。
SC19是一年一度的盛会，将于2020年移至亚特兰大。由于这是系统级别的会议，而不是组件级别的会议，因此很少有连接器制造商参加。今年例外的是I-PEX，Molex和Samtec。
I-PEX宣布了一个新的嵌入式光模块，该模块具有四个双工25Gb / s通道，容量可支持300米的长度。与PCB的电气连接使用其CABLINE-CA薄型连接器。该中板收发器具有尾纤光纤终端。
Molex展台的特色是NearStack微型电缆组件，其额定值为112Gb / s PAM4。他们还展示了使用其旗舰产品Impact系列高速背板连接器的大型生产电缆背板组件。
Molex的主要重点是最近收购的Bittware产品，包括加速器和存储处理器，它们是HPC设备中使用的主要组件。
Samtec的大型展位设有一系列高速连接器显示器，包括直接连接至硅封装的56Gb / s PAM4，从中板到背板的112Gb / s PAM4前面板，以及下一代数据中心的演示。 eSilicon和Samtec的架构。
在SC19上展示的技术和产品可能会提供一些有用的见识，以了解商业甚至消费者级别产品在未来五年内将面临的挑战。热管理已经成为商业产品中的主要设计考虑因素，但是从经济角度考虑，不允许使用循环冷却水或冷却烟囱和六英寸高的热管的解决方案。芯片制造商在降低处理器功耗方面取得了长足的进步，但是内核数量的增加将继续推动功耗的增长。
从短期到中期，PAM4信令将使设计人员能够利用有据可查的铜互连。除了许多国内外供应商展示的标准可插拔I / O电缆组件外，SC19上几乎没有光学互连的迹象。本地物联网应用推动的边缘计算的增长可能为更长距离的光链路提供新的机会。当系统要求高于56Gb / s的PAM4时，可能有必要在I / O中甚至在盒装应用中广泛采用光学互连。
【摘自Bishop杂志，作者：Robert Hult ，December 10, 2019】
为光子集成电路做准备
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在“介绍性延迟”和“崩溃为零”之间的细微张力下，当前的电子集成产业和光子集成电路（PIC）技术之间存在差距。最近的标准运动通过超短距离（XSR）揭示了这种趋势的证据。 ）定义，并指出印制光学板（POB）是该生态系统最可能的下一个启用技术。
多年来，光子学已被公认为是电气系统的下一代互连解决方案。但是，预计的里程碑（例如产品发布）会受到介绍性延迟的影响。这些延迟有两个主要原因。
电气串行器/解串器（SerDes）接口导致了革命性的技术，扩展了铜介质的使用。但是，这些发展总是将光子学的首次亮相拖回某种程度上，我们称之为引入延迟。例如，SerDes技术能够补偿固有的材料问题，例如介电损耗引起的损耗或损耗因子（Df），以及通过信号调节器（例如连续时间线性均衡器（CTLE），前馈均衡器）产生的反射噪声。 （FFE）和决策反馈均衡器（DFE）。其他因素，例如机械设计创新，也会导致延迟。例如，远端串扰（FEXT）是抑制数据速率的主要原因。
图1：Hirose Electric的IT8系列夹层连接器采用FEXT取消技术，可将远端串扰噪声降低一个数量级。
随着相关技术的发展产生干扰，延迟也可能发生。例如，现有的互连产业在板级，系统级和芯片级集成中起着重要作用。该技术仅基于电子印刷电路板或基板技术。尽管PIC技术也基于Maxwell方程，但该技术领域及其原理与光子集成电路（PIC）技术不同。PIC对电磁波解决方案施加了不同的边界条件：在电子领域，两个导体用于引导电磁波，而光子学中的互连使用一种被另一种介电材料包围的介电材料来传播电磁波。光子学中不涉及导体，而不是电子世界中的多种导体。同样，与目前的电子产品相比，光子学需要解决的频率范围在几百太赫兹的范围内。另一个拖累因素是与电子社会相比，光子学行业的标准制定活动相对较弱，在电气社会中，标准活动产生了产品和应用知识的生态系统。
从历史和体系结构的角度对高速连接进行回顾，发现了一些对连接器行业有意义的见解。
高速连接的趋势
随着连接的比特率随时间增加，印刷的铜走线长度减小。在图2中，该长度似乎崩溃为零。在这种情况下，连接器公司如何填补这一技术空白？
图2：随着时间推移的高速连接的铜线长度
另一个值得注意的趋势如图3所示，该曲线由SerDes生态系统本身预测。诸如小型可插拔（SFP）之类的传统光子模块是光学系统进入电气系统的入口点，该系统看起来类似于小型电气组件。它的一部分适应于通向片上系统（SoC）或集成电路的熟悉的PCB电气铜走线，而另一半适应于通向外部世界或不在平面内的光纤。
图3：随着时间的流逝，光模块越来越接近SoC。
多年来，SoC（带有SerDes）和光模块之间的距离越来越近。正如铜迹向零倒塌的趋势所预测的那样，它们正在合并，如图2所示。
光学互联网络论坛（OIF）已提议使用超短距离（XSR）接口，在这种情况下，该模块可以被视为小芯片或多芯片模块（MCM）的组成部分。XSR定义了将电子和光学芯片封装在MCM基板上的模块。XSR的模块I / O既包括用于汇总数据流量的光纤，又包括用于控制和低速信号的电焊盘/引脚。XSR是图3中Gen.3的典型示例。
了解PIC
每当发生光子引入延迟时，光子工程师就会将焦点转移到芯片内部，从而减少与电气世界的交互。这导致光子电路越来越多地被集成，以至于我们有时称它们为硅光子（或更广泛地称为光子集成电路）。现在，现有的电子集成行业正在准备学习光子集成电路（PIC）的下一步发展。
PIC概念起源于1990年代，当时开发了密集波分复用（DWDM）骨干系统并将其部署到城市基础设施网络。当时，工程师为下一代DWDM系统提出了一种基于二氧化硅的阵列波导（AWG）滤波器。AWG过滤器有助于轻松进行温度控制，并且安装时不会造成混乱。它们已在城市网络中用作通用的分插多路复用器，这是现有的基于二向色性光学板的DWDM滤波器的替代解决方案，该滤波器体积庞大且需要手动组装才能生产，并且对温度控制的可靠性较低（图4）。
图4：AWG是DWDM系统在2D平面上的第一个印刷光学组件。
从那时起，已经发明，生产和成功部署了更多创新的PIC子电路或光子电池。主要PIC子电路的时间表（绿线）如图5所示。其中一些早于PIC时代（蓝线）早于电信市场作为分立元件。它们直接集成在PIC中或作为多芯片模块共同封装。
图5：随着光子细胞的增加，组合爆炸。
让我们回顾一下我们的常识，为PIC做准备。诸如分布式反馈（DFB）或垂直腔表面发射激光器（VCSEL）之类的激光二极管是连续波（CW）光束的来源。光束将通过强度调制器（例如，针对其幅度的马赫曾德尔调制器（MZM）或电吸收调制器（EAM））和/或针对其载波相位的相位调制器针对其自身格式进行进一步信号处理。注意，术语“载波”是指大约几百太赫兹的实际光学载波，术语“ CW”强调了该载波尚未调制的事实。调制的光信号可能会通过PIC内部互连的波导，并往返于每个光学功能块（单元），有时会进一步通过合路器和/或分路器用于扇入或扇出。
值得一提的是，每个单元可以协同工作以创建越来越复杂的功能块。作为一个代表性示例，强度调制器和相位调制器的组合可以产生正交幅度调制（QAM）或高阶调制（HOM）调制器，正如人们可以从架构上想象的那样。
带宽不仅很重要，而且在自由空间中操纵光束一直是汽车市场的另一个高级主题，在该市场中，相控阵天线（PAA）在组合这些光子电池方面起着重要作用（图6）。
图6：使用光子电池的LiDAR（PAA）
片外光纤总线
随着崩溃的可能性接近零，人们可以轻松地想象光连接器应该拥挤在SoC的附近。不幸的是，在这种拥挤的总线环境中没有光学I / O标准。PIC的输入和输出（相当于电气世界的I / O缓冲区和焊盘），我们称为片外光总线，似乎没有任何候选解决方案，行业共识或标准活动。这是一个涉及PIC组件的连接器公司面临的一个明显而直接的问题，也是近期的挑战。
PIC的两种主要芯片外互连类型是（1）直接耦合到垂直光栅耦合器（VGC），如图7所示，以及（2）传统的边缘对接耦合和点尺寸转换器（相关仿真如图2所示）。图8）。第一种方法是从PIC的表面光栅提供光纤耦合。尽管它具有有限的带宽，更多的耦合损耗和偏振相关损耗（PDL），但在量产至关重要时，它会获得更多共识。第二种方法通常提供非常低的PDL和耦合损耗。但是，在对PIC进行处理时，在将晶圆切成小块之前，不可能选择一个已知的良好管芯。
图7（左）：PIC上的VGC耦合到光纤。图8（右）：点尺寸转换器仿真示例（使用Lumerical的MODE仿真器）。
请注意，对于这两种情况，光纤都是直接与PIC耦合或从PIC直接耦合的光纤。这是由于缺乏中间技术的缘故，尽管有些公司致力于推广该中间技术（例如，通过使用电光电路板[EOCB]）[1]。一些公司促进嵌入传统PCB的光互连。
将印刷光学板（POB）引入电气生态系统
如上一节所述，SoC附近的光连接过于拥挤是一个紧迫的难题。对于这种连通性拥挤的简单答案可以通过在物理尺寸方面提供缓解阶段来实现。假设我们有一个PIC和多光纤连接器要从SoC连接到典型的光连接器，例如多光纤拉入/拉出（MPO）和标准连接器（SC）。一种可能的答案是使用给定数量的连接器进行扇入/扇出。使用当前的技术，例如MPO [2]或SC，很明显，我们会看到笨重的光纤束和机械光纤外壳。
我们想提出的中间溶液，聚合物波导（图9）[ 3，4 ]，与现有的互联技术，以减轻的问题。如图10（a）所示，装配有符合特定规格的连接器后，我们将该板称为印刷光学板（POB）。POB有助于实现从微型PIC世界到宏光纤世界的平稳过渡。
图9：来自ChemOptics的聚合物波导示例。
聚合物波导膜与电子PCB非常相似，因为它可以承载信号并可以在二维平面上进行图案化。它可以是2.5维的光学通孔结构。它也可以物理覆盖在现有的电气PCB上，以提供备用的高速路径，为图10（a）所示的零塌陷做好准备。但是，它在承载光信号而不是电信号的意义上不同于PCB。因此，连接器和波导原则上需要通过控制麦克斯韦方程式在数百太赫兹的频率范围内使用不同的算法进行分析，主要用于没有任何金属边界的异质介电系统中的基本横向电磁（TEM）模式。EDA工具，例如Lumerical [5]可以轻松用于设计和仿真此类互连。
图10：POB类型（a）在PCB上覆盖POB（b）嵌入光波导。绿线表示光路。
图10显示了两种类型的POB的：（a）该更有可能在将来更靠近和（b）现有的建议从一些公司[待产品化的方法1，6]。图10（a）中所示的光学层经过单独处理，并在组装时覆盖在经过预处理的PCB上。这需要精确的处理，以将PIC（光学芯片）对准POB，并将POB对准PCB。但是，PCB和POB具有自己完全成熟，可靠且具有成本效益的制造工艺。图10（b）中所示的光波导芯层嵌入了PCB材料和工艺中。由于光学层和电气层在制造过程中是对齐的，因此装配车间不需要提供额外的对齐。但是，材料系统需要新的层压工艺，这会增加成本并产生未知的现场产品可靠性。
图11：POB作为PIC的中间互连解决方案，可降低成本并提高可靠性。
最突出的好处是节省成本。图11中的十字标记表示可以减少所需组件的每个点，例如需要额外空间的光纤缓冲和带有支架的光纤处理机械外壳。值得注意的是，悬空光纤会产生另一种相干噪声源。因此，固定膜或固定板上的光学互连可提供更高的稳定性，免受振动和温度梯度的影响，而带宽增加时，这种影响会放大。同样，它通过减少几个手动装配点来提高制造可靠性，从而降低了总体成本。
A型POB申请
图12显示了有关连接器放置的详细信息。在位置1（P1）上，应封装I / O的裸芯片（PIC）并应将其与光信号良好耦合，应重新定义P1连接器，并根据其模式和强度耦合进行指定接口的两侧（例如，一侧是PIC，另一侧是POB波导）。考虑到PIC接口通常是为单模光纤（SMF）设计的，因此假设SMF接口技术很容易获得，P1连接器应专注于POB波导耦合效率。
在P2处，已经用事实上的SMF和多模光纤（MMF）标准定义了一半的接口。由于对数据中心等高端系统的需求很高，预计SMF接口将首先进入市场。因此，假设SMF接口技术很容易，P2连接器需要专注于具有合理机械对准的POB波导模式可用。
图12：Gen2集成示例中的POB应用程序。
结论
我们回顾了其余电子系统的硅光子学或PIC的集成方面。我们发现，在介绍性延迟与崩溃为零之间的微妙张力下，当前的电子集成行业与PIC技术之间存在差距。但是，最近的标准运动，例如OIF，通过XSR定义揭示了崩溃为零趋势的证据。考虑到该领域的这些变化，我们认为生态系统最可能的下一个支持技术是POB，以为从崩溃到零的时代准备一个经济，可靠的解决方案。从体系结构角度审查和解释了A型POB连接器。PIC到POB和POB到PCB对准技术应该是关键的开发目标。P1连接器和P2连接器都需要POB波导和SMF（或其等效物）之间有效的基本模式耦合。建议进一步研究，以结合最先进的SerDes通道配置优化SMF（或类似SMF）接口的POB波导。
【摘自Bishop杂志，作者：Hirose Electric，Inc. 光子公司的Kihong（Joshua）Kim和Jeremy Buan ， January 28, 2020】 查看全部
多年来，光子学已被公认为是电气系统的下一代互连解决方案。但是，预计的里程碑（例如产品发布）会受到介绍性延迟的影响。这些延迟有两个主要原因。
电气串行器/解串器（SerDes）接口导致了革命性的技术，扩展了铜介质的使用。但是，这些发展总是将光子学的首次亮相拖回某种程度上，我们称之为引入延迟。例如，SerDes技术能够补偿固有的材料问题，例如介电损耗引起的损耗或损耗因子（Df），以及通过信号调节器（例如连续时间线性均衡器（CTLE），前馈均衡器）产生的反射噪声。 （FFE）和决策反馈均衡器（DFE）。其他因素，例如机械设计创新，也会导致延迟。例如，远端串扰（FEXT）是抑制数据速率的主要原因。
图1：Hirose Electric的IT8系列夹层连接器采用FEXT取消技术，可将远端串扰噪声降低一个数量级。
随着相关技术的发展产生干扰，延迟也可能发生。例如，现有的互连产业在板级，系统级和芯片级集成中起着重要作用。该技术仅基于电子印刷电路板或基板技术。尽管PIC技术也基于Maxwell方程，但该技术领域及其原理与光子集成电路（PIC）技术不同。PIC对电磁波解决方案施加了不同的边界条件：在电子领域，两个导体用于引导电磁波，而光子学中的互连使用一种被另一种介电材料包围的介电材料来传播电磁波。光子学中不涉及导体，而不是电子世界中的多种导体。同样，与目前的电子产品相比，光子学需要解决的频率范围在几百太赫兹的范围内。另一个拖累因素是与电子社会相比，光子学行业的标准制定活动相对较弱，在电气社会中，标准活动产生了产品和应用知识的生态系统。
从历史和体系结构的角度对高速连接进行回顾，发现了一些对连接器行业有意义的见解。
高速连接的趋势
随着连接的比特率随时间增加，印刷的铜走线长度减小。在图2中，该长度似乎崩溃为零。在这种情况下，连接器公司如何填补这一技术空白？
图2：随着时间推移的高速连接的铜线长度
另一个值得注意的趋势如图3所示，该曲线由SerDes生态系统本身预测。诸如小型可插拔（SFP）之类的传统光子模块是光学系统进入电气系统的入口点，该系统看起来类似于小型电气组件。它的一部分适应于通向片上系统（SoC）或集成电路的熟悉的PCB电气铜走线，而另一半适应于通向外部世界或不在平面内的光纤。
图3：随着时间的流逝，光模块越来越接近SoC。
多年来，SoC（带有SerDes）和光模块之间的距离越来越近。正如铜迹向零倒塌的趋势所预测的那样，它们正在合并，如图2所示。
光学互联网络论坛（OIF）已提议使用超短距离（XSR）接口，在这种情况下，该模块可以被视为小芯片或多芯片模块（MCM）的组成部分。XSR定义了将电子和光学芯片封装在MCM基板上的模块。XSR的模块I / O既包括用于汇总数据流量的光纤，又包括用于控制和低速信号的电焊盘/引脚。XSR是图3中Gen.3的典型示例。
了解PIC
每当发生光子引入延迟时，光子工程师就会将焦点转移到芯片内部，从而减少与电气世界的交互。这导致光子电路越来越多地被集成，以至于我们有时称它们为硅光子（或更广泛地称为光子集成电路）。现在，现有的电子集成行业正在准备学习光子集成电路（PIC）的下一步发展。
PIC概念起源于1990年代，当时开发了密集波分复用（DWDM）骨干系统并将其部署到城市基础设施网络。当时，工程师为下一代DWDM系统提出了一种基于二氧化硅的阵列波导（AWG）滤波器。AWG过滤器有助于轻松进行温度控制，并且安装时不会造成混乱。它们已在城市网络中用作通用的分插多路复用器，这是现有的基于二向色性光学板的DWDM滤波器的替代解决方案，该滤波器体积庞大且需要手动组装才能生产，并且对温度控制的可靠性较低（图4）。
图4：AWG是DWDM系统在2D平面上的第一个印刷光学组件。
从那时起，已经发明，生产和成功部署了更多创新的PIC子电路或光子电池。主要PIC子电路的时间表（绿线）如图5所示。其中一些早于PIC时代（蓝线）早于电信市场作为分立元件。它们直接集成在PIC中或作为多芯片模块共同封装。
图5：随着光子细胞的增加，组合爆炸。
让我们回顾一下我们的常识，为PIC做准备。诸如分布式反馈（DFB）或垂直腔表面发射激光器（VCSEL）之类的激光二极管是连续波（CW）光束的来源。光束将通过强度调制器（例如，针对其幅度的马赫曾德尔调制器（MZM）或电吸收调制器（EAM））和/或针对其载波相位的相位调制器针对其自身格式进行进一步信号处理。注意，术语“载波”是指大约几百太赫兹的实际光学载波，术语“ CW”强调了该载波尚未调制的事实。调制的光信号可能会通过PIC内部互连的波导，并往返于每个光学功能块（单元），有时会进一步通过合路器和/或分路器用于扇入或扇出。
值得一提的是，每个单元可以协同工作以创建越来越复杂的功能块。作为一个代表性示例，强度调制器和相位调制器的组合可以产生正交幅度调制（QAM）或高阶调制（HOM）调制器，正如人们可以从架构上想象的那样。
带宽不仅很重要，而且在自由空间中操纵光束一直是汽车市场的另一个高级主题，在该市场中，相控阵天线（PAA）在组合这些光子电池方面起着重要作用（图6）。
图6：使用光子电池的LiDAR（PAA）
片外光纤总线
随着崩溃的可能性接近零，人们可以轻松地想象光连接器应该拥挤在SoC的附近。不幸的是，在这种拥挤的总线环境中没有光学I / O标准。PIC的输入和输出（相当于电气世界的I / O缓冲区和焊盘），我们称为片外光总线，似乎没有任何候选解决方案，行业共识或标准活动。这是一个涉及PIC组件的连接器公司面临的一个明显而直接的问题，也是近期的挑战。
PIC的两种主要芯片外互连类型是（1）直接耦合到垂直光栅耦合器（VGC），如图7所示，以及（2）传统的边缘对接耦合和点尺寸转换器（相关仿真如图2所示）。图8）。第一种方法是从PIC的表面光栅提供光纤耦合。尽管它具有有限的带宽，更多的耦合损耗和偏振相关损耗（PDL），但在量产至关重要时，它会获得更多共识。第二种方法通常提供非常低的PDL和耦合损耗。但是，在对PIC进行处理时，在将晶圆切成小块之前，不可能选择一个已知的良好管芯。
图7（左）：PIC上的VGC耦合到光纤。图8（右）：点尺寸转换器仿真示例（使用Lumerical的MODE仿真器）。
请注意，对于这两种情况，光纤都是直接与PIC耦合或从PIC直接耦合的光纤。这是由于缺乏中间技术的缘故，尽管有些公司致力于推广该中间技术（例如，通过使用电光电路板[EOCB]）[1]。一些公司促进嵌入传统PCB的光互连。
将印刷光学板（POB）引入电气生态系统
如上一节所述，SoC附近的光连接过于拥挤是一个紧迫的难题。对于这种连通性拥挤的简单答案可以通过在物理尺寸方面提供缓解阶段来实现。假设我们有一个PIC和多光纤连接器要从SoC连接到典型的光连接器，例如多光纤拉入/拉出（MPO）和标准连接器（SC）。一种可能的答案是使用给定数量的连接器进行扇入/扇出。使用当前的技术，例如MPO [2]或SC，很明显，我们会看到笨重的光纤束和机械光纤外壳。
我们想提出的中间溶液，聚合物波导（图9）[ 3，4 ]，与现有的互联技术，以减轻的问题。如图10（a）所示，装配有符合特定规格的连接器后，我们将该板称为印刷光学板（POB）。POB有助于实现从微型PIC世界到宏光纤世界的平稳过渡。
图9：来自ChemOptics的聚合物波导示例。
聚合物波导膜与电子PCB非常相似，因为它可以承载信号并可以在二维平面上进行图案化。它可以是2.5维的光学通孔结构。它也可以物理覆盖在现有的电气PCB上，以提供备用的高速路径，为图10（a）所示的零塌陷做好准备。但是，它在承载光信号而不是电信号的意义上不同于PCB。因此，连接器和波导原则上需要通过控制麦克斯韦方程式在数百太赫兹的频率范围内使用不同的算法进行分析，主要用于没有任何金属边界的异质介电系统中的基本横向电磁（TEM）模式。EDA工具，例如Lumerical [5]可以轻松用于设计和仿真此类互连。
图10：POB类型（a）在PCB上覆盖POB（b）嵌入光波导。绿线表示光路。
图10显示了两种类型的POB的：（a）该更有可能在将来更靠近和（b）现有的建议从一些公司[待产品化的方法1，6]。图10（a）中所示的光学层经过单独处理，并在组装时覆盖在经过预处理的PCB上。这需要精确的处理，以将PIC（光学芯片）对准POB，并将POB对准PCB。但是，PCB和POB具有自己完全成熟，可靠且具有成本效益的制造工艺。图10（b）中所示的光波导芯层嵌入了PCB材料和工艺中。由于光学层和电气层在制造过程中是对齐的，因此装配车间不需要提供额外的对齐。但是，材料系统需要新的层压工艺，这会增加成本并产生未知的现场产品可靠性。
图11：POB作为PIC的中间互连解决方案，可降低成本并提高可靠性。
最突出的好处是节省成本。图11中的十字标记表示可以减少所需组件的每个点，例如需要额外空间的光纤缓冲和带有支架的光纤处理机械外壳。值得注意的是，悬空光纤会产生另一种相干噪声源。因此，固定膜或固定板上的光学互连可提供更高的稳定性，免受振动和温度梯度的影响，而带宽增加时，这种影响会放大。同样，它通过减少几个手动装配点来提高制造可靠性，从而降低了总体成本。
A型POB申请
图12显示了有关连接器放置的详细信息。在位置1（P1）上，应封装I / O的裸芯片（PIC）并应将其与光信号良好耦合，应重新定义P1连接器，并根据其模式和强度耦合进行指定接口的两侧（例如，一侧是PIC，另一侧是POB波导）。考虑到PIC接口通常是为单模光纤（SMF）设计的，因此假设SMF接口技术很容易获得，P1连接器应专注于POB波导耦合效率。
在P2处，已经用事实上的SMF和多模光纤（MMF）标准定义了一半的接口。由于对数据中心等高端系统的需求很高，预计SMF接口将首先进入市场。因此，假设SMF接口技术很容易，P2连接器需要专注于具有合理机械对准的POB波导模式可用。
图12：Gen2集成示例中的POB应用程序。
结论
我们回顾了其余电子系统的硅光子学或PIC的集成方面。我们发现，在介绍性延迟与崩溃为零之间的微妙张力下，当前的电子集成行业与PIC技术之间存在差距。但是，最近的标准运动，例如OIF，通过XSR定义揭示了崩溃为零趋势的证据。考虑到该领域的这些变化，我们认为生态系统最可能的下一个支持技术是POB，以为从崩溃到零的时代准备一个经济，可靠的解决方案。从体系结构角度审查和解释了A型POB连接器。PIC到POB和POB到PCB对准技术应该是关键的开发目标。P1连接器和P2连接器都需要POB波导和SMF（或其等效物）之间有效的基本模式耦合。建议进一步研究，以结合最先进的SerDes通道配置优化SMF（或类似SMF）接口的POB波导。
【摘自Bishop杂志，作者：Hirose Electric，Inc. 光子公司的Kihong（Joshua）Kim和Jeremy Buan ， January 28, 2020】 查看全部
在“介绍性延迟”和“崩溃为零”之间的细微张力下，当前的电子集成产业和光子集成电路（PIC）技术之间存在差距。最近的标准运动通过超短距离（XSR）揭示了这种趋势的证据。 ）定义，并指出印制光学板（POB）是该生态系统最可能的下一个启用技术。
多年来，光子学已被公认为是电气系统的下一代互连解决方案。但是，预计的里程碑（例如产品发布）会受到介绍性延迟的影响。这些延迟有两个主要原因。
电气串行器/解串器（SerDes）接口导致了革命性的技术，扩展了铜介质的使用。但是，这些发展总是将光子学的首次亮相拖回某种程度上，我们称之为引入延迟。例如，SerDes技术能够补偿固有的材料问题，例如介电损耗引起的损耗或损耗因子（Df），以及通过信号调节器（例如连续时间线性均衡器（CTLE），前馈均衡器）产生的反射噪声。 （FFE）和决策反馈均衡器（DFE）。其他因素，例如机械设计创新，也会导致延迟。例如，远端串扰（FEXT）是抑制数据速率的主要原因。
图1：Hirose Electric的IT8系列夹层连接器采用FEXT取消技术，可将远端串扰噪声降低一个数量级。
随着相关技术的发展产生干扰，延迟也可能发生。例如，现有的互连产业在板级，系统级和芯片级集成中起着重要作用。该技术仅基于电子印刷电路板或基板技术。尽管PIC技术也基于Maxwell方程，但该技术领域及其原理与光子集成电路（PIC）技术不同。PIC对电磁波解决方案施加了不同的边界条件：在电子领域，两个导体用于引导电磁波，而光子学中的互连使用一种被另一种介电材料包围的介电材料来传播电磁波。光子学中不涉及导体，而不是电子世界中的多种导体。同样，与目前的电子产品相比，光子学需要解决的频率范围在几百太赫兹的范围内。另一个拖累因素是与电子社会相比，光子学行业的标准制定活动相对较弱，在电气社会中，标准活动产生了产品和应用知识的生态系统。
从历史和体系结构的角度对高速连接进行回顾，发现了一些对连接器行业有意义的见解。
高速连接的趋势
随着连接的比特率随时间增加，印刷的铜走线长度减小。在图2中，该长度似乎崩溃为零。在这种情况下，连接器公司如何填补这一技术空白？
图2：随着时间推移的高速连接的铜线长度
另一个值得注意的趋势如图3所示，该曲线由SerDes生态系统本身预测。诸如小型可插拔（SFP）之类的传统光子模块是光学系统进入电气系统的入口点，该系统看起来类似于小型电气组件。它的一部分适应于通向片上系统（SoC）或集成电路的熟悉的PCB电气铜走线，而另一半适应于通向外部世界或不在平面内的光纤。
图3：随着时间的流逝，光模块越来越接近SoC。
多年来，SoC（带有SerDes）和光模块之间的距离越来越近。正如铜迹向零倒塌的趋势所预测的那样，它们正在合并，如图2所示。
光学互联网络论坛（OIF）已提议使用超短距离（XSR）接口，在这种情况下，该模块可以被视为小芯片或多芯片模块（MCM）的组成部分。XSR定义了将电子和光学芯片封装在MCM基板上的模块。XSR的模块I / O既包括用于汇总数据流量的光纤，又包括用于控制和低速信号的电焊盘/引脚。XSR是图3中Gen.3的典型示例。
了解PIC
每当发生光子引入延迟时，光子工程师就会将焦点转移到芯片内部，从而减少与电气世界的交互。这导致光子电路越来越多地被集成，以至于我们有时称它们为硅光子（或更广泛地称为光子集成电路）。现在，现有的电子集成行业正在准备学习光子集成电路（PIC）的下一步发展。
PIC概念起源于1990年代，当时开发了密集波分复用（DWDM）骨干系统并将其部署到城市基础设施网络。当时，工程师为下一代DWDM系统提出了一种基于二氧化硅的阵列波导（AWG）滤波器。AWG过滤器有助于轻松进行温度控制，并且安装时不会造成混乱。它们已在城市网络中用作通用的分插多路复用器，这是现有的基于二向色性光学板的DWDM滤波器的替代解决方案，该滤波器体积庞大且需要手动组装才能生产，并且对温度控制的可靠性较低（图4）。
图4：AWG是DWDM系统在2D平面上的第一个印刷光学组件。
从那时起，已经发明，生产和成功部署了更多创新的PIC子电路或光子电池。主要PIC子电路的时间表（绿线）如图5所示。其中一些早于PIC时代（蓝线）早于电信市场作为分立元件。它们直接集成在PIC中或作为多芯片模块共同封装。
图5：随着光子细胞的增加，组合爆炸。
让我们回顾一下我们的常识，为PIC做准备。诸如分布式反馈（DFB）或垂直腔表面发射激光器（VCSEL）之类的激光二极管是连续波（CW）光束的来源。光束将通过强度调制器（例如，针对其幅度的马赫曾德尔调制器（MZM）或电吸收调制器（EAM））和/或针对其载波相位的相位调制器针对其自身格式进行进一步信号处理。注意，术语“载波”是指大约几百太赫兹的实际光学载波，术语“ CW”强调了该载波尚未调制的事实。调制的光信号可能会通过PIC内部互连的波导，并往返于每个光学功能块（单元），有时会进一步通过合路器和/或分路器用于扇入或扇出。
值得一提的是，每个单元可以协同工作以创建越来越复杂的功能块。作为一个代表性示例，强度调制器和相位调制器的组合可以产生正交幅度调制（QAM）或高阶调制（HOM）调制器，正如人们可以从架构上想象的那样。
带宽不仅很重要，而且在自由空间中操纵光束一直是汽车市场的另一个高级主题，在该市场中，相控阵天线（PAA）在组合这些光子电池方面起着重要作用（图6）。
图6：使用光子电池的LiDAR（PAA）
片外光纤总线
随着崩溃的可能性接近零，人们可以轻松地想象光连接器应该拥挤在SoC的附近。不幸的是，在这种拥挤的总线环境中没有光学I / O标准。PIC的输入和输出（相当于电气世界的I / O缓冲区和焊盘），我们称为片外光总线，似乎没有任何候选解决方案，行业共识或标准活动。这是一个涉及PIC组件的连接器公司面临的一个明显而直接的问题，也是近期的挑战。
PIC的两种主要芯片外互连类型是（1）直接耦合到垂直光栅耦合器（VGC），如图7所示，以及（2）传统的边缘对接耦合和点尺寸转换器（相关仿真如图2所示）。图8）。第一种方法是从PIC的表面光栅提供光纤耦合。尽管它具有有限的带宽，更多的耦合损耗和偏振相关损耗（PDL），但在量产至关重要时，它会获得更多共识。第二种方法通常提供非常低的PDL和耦合损耗。但是，在对PIC进行处理时，在将晶圆切成小块之前，不可能选择一个已知的良好管芯。
图7（左）：PIC上的VGC耦合到光纤。图8（右）：点尺寸转换器仿真示例（使用Lumerical的MODE仿真器）。
请注意，对于这两种情况，光纤都是直接与PIC耦合或从PIC直接耦合的光纤。这是由于缺乏中间技术的缘故，尽管有些公司致力于推广该中间技术（例如，通过使用电光电路板[EOCB]）[1]。一些公司促进嵌入传统PCB的光互连。
将印刷光学板（POB）引入电气生态系统
如上一节所述，SoC附近的光连接过于拥挤是一个紧迫的难题。对于这种连通性拥挤的简单答案可以通过在物理尺寸方面提供缓解阶段来实现。假设我们有一个PIC和多光纤连接器要从SoC连接到典型的光连接器，例如多光纤拉入/拉出（MPO）和标准连接器（SC）。一种可能的答案是使用给定数量的连接器进行扇入/扇出。使用当前的技术，例如MPO [2]或SC，很明显，我们会看到笨重的光纤束和机械光纤外壳。
我们想提出的中间溶液，聚合物波导（图9）[ 3，4 ]，与现有的互联技术，以减轻的问题。如图10（a）所示，装配有符合特定规格的连接器后，我们将该板称为印刷光学板（POB）。POB有助于实现从微型PIC世界到宏光纤世界的平稳过渡。
图9：来自ChemOptics的聚合物波导示例。
聚合物波导膜与电子PCB非常相似，因为它可以承载信号并可以在二维平面上进行图案化。它可以是2.5维的光学通孔结构。它也可以物理覆盖在现有的电气PCB上，以提供备用的高速路径，为图10（a）所示的零塌陷做好准备。但是，它在承载光信号而不是电信号的意义上不同于PCB。因此，连接器和波导原则上需要通过控制麦克斯韦方程式在数百太赫兹的频率范围内使用不同的算法进行分析，主要用于没有任何金属边界的异质介电系统中的基本横向电磁（TEM）模式。EDA工具，例如Lumerical [5]可以轻松用于设计和仿真此类互连。
图10：POB类型（a）在PCB上覆盖POB（b）嵌入光波导。绿线表示光路。
图10显示了两种类型的POB的：（a）该更有可能在将来更靠近和（b）现有的建议从一些公司[待产品化的方法1，6]。图10（a）中所示的光学层经过单独处理，并在组装时覆盖在经过预处理的PCB上。这需要精确的处理，以将PIC（光学芯片）对准POB，并将POB对准PCB。但是，PCB和POB具有自己完全成熟，可靠且具有成本效益的制造工艺。图10（b）中所示的光波导芯层嵌入了PCB材料和工艺中。由于光学层和电气层在制造过程中是对齐的，因此装配车间不需要提供额外的对齐。但是，材料系统需要新的层压工艺，这会增加成本并产生未知的现场产品可靠性。
图11：POB作为PIC的中间互连解决方案，可降低成本并提高可靠性。
最突出的好处是节省成本。图11中的十字标记表示可以减少所需组件的每个点，例如需要额外空间的光纤缓冲和带有支架的光纤处理机械外壳。值得注意的是，悬空光纤会产生另一种相干噪声源。因此，固定膜或固定板上的光学互连可提供更高的稳定性，免受振动和温度梯度的影响，而带宽增加时，这种影响会放大。同样，它通过减少几个手动装配点来提高制造可靠性，从而降低了总体成本。
A型POB申请
图12显示了有关连接器放置的详细信息。在位置1（P1）上，应封装I / O的裸芯片（PIC）并应将其与光信号良好耦合，应重新定义P1连接器，并根据其模式和强度耦合进行指定接口的两侧（例如，一侧是PIC，另一侧是POB波导）。考虑到PIC接口通常是为单模光纤（SMF）设计的，因此假设SMF接口技术很容易获得，P1连接器应专注于POB波导耦合效率。
在P2处，已经用事实上的SMF和多模光纤（MMF）标准定义了一半的接口。由于对数据中心等高端系统的需求很高，预计SMF接口将首先进入市场。因此，假设SMF接口技术很容易，P2连接器需要专注于具有合理机械对准的POB波导模式可用。
图12：Gen2集成示例中的POB应用程序。
结论
我们回顾了其余电子系统的硅光子学或PIC的集成方面。我们发现，在介绍性延迟与崩溃为零之间的微妙张力下，当前的电子集成行业与PIC技术之间存在差距。但是，最近的标准运动，例如OIF，通过XSR定义揭示了崩溃为零趋势的证据。考虑到该领域的这些变化，我们认为生态系统最可能的下一个支持技术是POB，以为从崩溃到零的时代准备一个经济，可靠的解决方案。从体系结构角度审查和解释了A型POB连接器。PIC到POB和POB到PCB对准技术应该是关键的开发目标。P1连接器和P2连接器都需要POB波导和SMF（或其等效物）之间有效的基本模式耦合。建议进一步研究，以结合最先进的SerDes通道配置优化SMF（或类似SMF）接口的POB波导。
【摘自Bishop杂志，作者：Hirose Electric，Inc. 光子公司的Kihong（Joshua）Kim和Jeremy Buan ， January 28, 2020】
多年来，光子学已被公认为是电气系统的下一代互连解决方案。但是，预计的里程碑（例如产品发布）会受到介绍性延迟的影响。这些延迟有两个主要原因。
电气串行器/解串器（SerDes）接口导致了革命性的技术，扩展了铜介质的使用。但是，这些发展总是将光子学的首次亮相拖回某种程度上，我们称之为引入延迟。例如，SerDes技术能够补偿固有的材料问题，例如介电损耗引起的损耗或损耗因子（Df），以及通过信号调节器（例如连续时间线性均衡器（CTLE），前馈均衡器）产生的反射噪声。 （FFE）和决策反馈均衡器（DFE）。其他因素，例如机械设计创新，也会导致延迟。例如，远端串扰（FEXT）是抑制数据速率的主要原因。
图1：Hirose Electric的IT8系列夹层连接器采用FEXT取消技术，可将远端串扰噪声降低一个数量级。
随着相关技术的发展产生干扰，延迟也可能发生。例如，现有的互连产业在板级，系统级和芯片级集成中起着重要作用。该技术仅基于电子印刷电路板或基板技术。尽管PIC技术也基于Maxwell方程，但该技术领域及其原理与光子集成电路（PIC）技术不同。PIC对电磁波解决方案施加了不同的边界条件：在电子领域，两个导体用于引导电磁波，而光子学中的互连使用一种被另一种介电材料包围的介电材料来传播电磁波。光子学中不涉及导体，而不是电子世界中的多种导体。同样，与目前的电子产品相比，光子学需要解决的频率范围在几百太赫兹的范围内。另一个拖累因素是与电子社会相比，光子学行业的标准制定活动相对较弱，在电气社会中，标准活动产生了产品和应用知识的生态系统。
从历史和体系结构的角度对高速连接进行回顾，发现了一些对连接器行业有意义的见解。
高速连接的趋势
随着连接的比特率随时间增加，印刷的铜走线长度减小。在图2中，该长度似乎崩溃为零。在这种情况下，连接器公司如何填补这一技术空白？
图2：随着时间推移的高速连接的铜线长度
另一个值得注意的趋势如图3所示，该曲线由SerDes生态系统本身预测。诸如小型可插拔（SFP）之类的传统光子模块是光学系统进入电气系统的入口点，该系统看起来类似于小型电气组件。它的一部分适应于通向片上系统（SoC）或集成电路的熟悉的PCB电气铜走线，而另一半适应于通向外部世界或不在平面内的光纤。
图3：随着时间的流逝，光模块越来越接近SoC。
多年来，SoC（带有SerDes）和光模块之间的距离越来越近。正如铜迹向零倒塌的趋势所预测的那样，它们正在合并，如图2所示。
光学互联网络论坛（OIF）已提议使用超短距离（XSR）接口，在这种情况下，该模块可以被视为小芯片或多芯片模块（MCM）的组成部分。XSR定义了将电子和光学芯片封装在MCM基板上的模块。XSR的模块I / O既包括用于汇总数据流量的光纤，又包括用于控制和低速信号的电焊盘/引脚。XSR是图3中Gen.3的典型示例。
了解PIC
每当发生光子引入延迟时，光子工程师就会将焦点转移到芯片内部，从而减少与电气世界的交互。这导致光子电路越来越多地被集成，以至于我们有时称它们为硅光子（或更广泛地称为光子集成电路）。现在，现有的电子集成行业正在准备学习光子集成电路（PIC）的下一步发展。
PIC概念起源于1990年代，当时开发了密集波分复用（DWDM）骨干系统并将其部署到城市基础设施网络。当时，工程师为下一代DWDM系统提出了一种基于二氧化硅的阵列波导（AWG）滤波器。AWG过滤器有助于轻松进行温度控制，并且安装时不会造成混乱。它们已在城市网络中用作通用的分插多路复用器，这是现有的基于二向色性光学板的DWDM滤波器的替代解决方案，该滤波器体积庞大且需要手动组装才能生产，并且对温度控制的可靠性较低（图4）。
图4：AWG是DWDM系统在2D平面上的第一个印刷光学组件。
从那时起，已经发明，生产和成功部署了更多创新的PIC子电路或光子电池。主要PIC子电路的时间表（绿线）如图5所示。其中一些早于PIC时代（蓝线）早于电信市场作为分立元件。它们直接集成在PIC中或作为多芯片模块共同封装。
图5：随着光子细胞的增加，组合爆炸。
让我们回顾一下我们的常识，为PIC做准备。诸如分布式反馈（DFB）或垂直腔表面发射激光器（VCSEL）之类的激光二极管是连续波（CW）光束的来源。光束将通过强度调制器（例如，针对其幅度的马赫曾德尔调制器（MZM）或电吸收调制器（EAM））和/或针对其载波相位的相位调制器针对其自身格式进行进一步信号处理。注意，术语“载波”是指大约几百太赫兹的实际光学载波，术语“ CW”强调了该载波尚未调制的事实。调制的光信号可能会通过PIC内部互连的波导，并往返于每个光学功能块（单元），有时会进一步通过合路器和/或分路器用于扇入或扇出。
值得一提的是，每个单元可以协同工作以创建越来越复杂的功能块。作为一个代表性示例，强度调制器和相位调制器的组合可以产生正交幅度调制（QAM）或高阶调制（HOM）调制器，正如人们可以从架构上想象的那样。
带宽不仅很重要，而且在自由空间中操纵光束一直是汽车市场的另一个高级主题，在该市场中，相控阵天线（PAA）在组合这些光子电池方面起着重要作用（图6）。
图6：使用光子电池的LiDAR（PAA）
片外光纤总线
随着崩溃的可能性接近零，人们可以轻松地想象光连接器应该拥挤在SoC的附近。不幸的是，在这种拥挤的总线环境中没有光学I / O标准。PIC的输入和输出（相当于电气世界的I / O缓冲区和焊盘），我们称为片外光总线，似乎没有任何候选解决方案，行业共识或标准活动。这是一个涉及PIC组件的连接器公司面临的一个明显而直接的问题，也是近期的挑战。
PIC的两种主要芯片外互连类型是（1）直接耦合到垂直光栅耦合器（VGC），如图7所示，以及（2）传统的边缘对接耦合和点尺寸转换器（相关仿真如图2所示）。图8）。第一种方法是从PIC的表面光栅提供光纤耦合。尽管它具有有限的带宽，更多的耦合损耗和偏振相关损耗（PDL），但在量产至关重要时，它会获得更多共识。第二种方法通常提供非常低的PDL和耦合损耗。但是，在对PIC进行处理时，在将晶圆切成小块之前，不可能选择一个已知的良好管芯。
图7（左）：PIC上的VGC耦合到光纤。图8（右）：点尺寸转换器仿真示例（使用Lumerical的MODE仿真器）。
请注意，对于这两种情况，光纤都是直接与PIC耦合或从PIC直接耦合的光纤。这是由于缺乏中间技术的缘故，尽管有些公司致力于推广该中间技术（例如，通过使用电光电路板[EOCB]）[1]。一些公司促进嵌入传统PCB的光互连。
将印刷光学板（POB）引入电气生态系统
如上一节所述，SoC附近的光连接过于拥挤是一个紧迫的难题。对于这种连通性拥挤的简单答案可以通过在物理尺寸方面提供缓解阶段来实现。假设我们有一个PIC和多光纤连接器要从SoC连接到典型的光连接器，例如多光纤拉入/拉出（MPO）和标准连接器（SC）。一种可能的答案是使用给定数量的连接器进行扇入/扇出。使用当前的技术，例如MPO [2]或SC，很明显，我们会看到笨重的光纤束和机械光纤外壳。
我们想提出的中间溶液，聚合物波导（图9）[ 3，4 ]，与现有的互联技术，以减轻的问题。如图10（a）所示，装配有符合特定规格的连接器后，我们将该板称为印刷光学板（POB）。POB有助于实现从微型PIC世界到宏光纤世界的平稳过渡。
图9：来自ChemOptics的聚合物波导示例。
聚合物波导膜与电子PCB非常相似，因为它可以承载信号并可以在二维平面上进行图案化。它可以是2.5维的光学通孔结构。它也可以物理覆盖在现有的电气PCB上，以提供备用的高速路径，为图10（a）所示的零塌陷做好准备。但是，它在承载光信号而不是电信号的意义上不同于PCB。因此，连接器和波导原则上需要通过控制麦克斯韦方程式在数百太赫兹的频率范围内使用不同的算法进行分析，主要用于没有任何金属边界的异质介电系统中的基本横向电磁（TEM）模式。EDA工具，例如Lumerical [5]可以轻松用于设计和仿真此类互连。
图10：POB类型（a）在PCB上覆盖POB（b）嵌入光波导。绿线表示光路。
图10显示了两种类型的POB的：（a）该更有可能在将来更靠近和（b）现有的建议从一些公司[待产品化的方法1，6]。图10（a）中所示的光学层经过单独处理，并在组装时覆盖在经过预处理的PCB上。这需要精确的处理，以将PIC（光学芯片）对准POB，并将POB对准PCB。但是，PCB和POB具有自己完全成熟，可靠且具有成本效益的制造工艺。图10（b）中所示的光波导芯层嵌入了PCB材料和工艺中。由于光学层和电气层在制造过程中是对齐的，因此装配车间不需要提供额外的对齐。但是，材料系统需要新的层压工艺，这会增加成本并产生未知的现场产品可靠性。
图11：POB作为PIC的中间互连解决方案，可降低成本并提高可靠性。
最突出的好处是节省成本。图11中的十字标记表示可以减少所需组件的每个点，例如需要额外空间的光纤缓冲和带有支架的光纤处理机械外壳。值得注意的是，悬空光纤会产生另一种相干噪声源。因此，固定膜或固定板上的光学互连可提供更高的稳定性，免受振动和温度梯度的影响，而带宽增加时，这种影响会放大。同样，它通过减少几个手动装配点来提高制造可靠性，从而降低了总体成本。
A型POB申请
图12显示了有关连接器放置的详细信息。在位置1（P1）上，应封装I / O的裸芯片（PIC）并应将其与光信号良好耦合，应重新定义P1连接器，并根据其模式和强度耦合进行指定接口的两侧（例如，一侧是PIC，另一侧是POB波导）。考虑到PIC接口通常是为单模光纤（SMF）设计的，因此假设SMF接口技术很容易获得，P1连接器应专注于POB波导耦合效率。
在P2处，已经用事实上的SMF和多模光纤（MMF）标准定义了一半的接口。由于对数据中心等高端系统的需求很高，预计SMF接口将首先进入市场。因此，假设SMF接口技术很容易，P2连接器需要专注于具有合理机械对准的POB波导模式可用。
图12：Gen2集成示例中的POB应用程序。
结论
我们回顾了其余电子系统的硅光子学或PIC的集成方面。我们发现，在介绍性延迟与崩溃为零之间的微妙张力下，当前的电子集成行业与PIC技术之间存在差距。但是，最近的标准运动，例如OIF，通过XSR定义揭示了崩溃为零趋势的证据。考虑到该领域的这些变化，我们认为生态系统最可能的下一个支持技术是POB，以为从崩溃到零的时代准备一个经济，可靠的解决方案。从体系结构角度审查和解释了A型POB连接器。PIC到POB和POB到PCB对准技术应该是关键的开发目标。P1连接器和P2连接器都需要POB波导和SMF（或其等效物）之间有效的基本模式耦合。建议进一步研究，以结合最先进的SerDes通道配置优化SMF（或类似SMF）接口的POB波导。
【摘自Bishop杂志，作者：Hirose Electric，Inc. 光子公司的Kihong（Joshua）Kim和Jeremy Buan ， January 28, 2020】
脑机接口：展望神经连接器的未来
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伊隆·马斯克（Elon Musk）的Neuralink项目可以推动纳米微型连接器技术的创新。连接器越小，它在医学脑机接口应用中的功能就越强大。
通常，在此出版物中，我们涵盖与连接器和电缆组装行业相关的主题，以及针对每种可能应用中的电子领域当前挑战的最新技术和最佳解决方案。在本文中，我们将研究脑机接口在一个特定应用中的连接器和电缆的未来-也许是遥遥无期的未来。
工具一直是我们先天功能的扩展，计算机也是如此。联网计算机，就像通过Internet连接的计算机一样，将人类的能力扩展到了另一个层次，数十亿人类的思想能够在彼此之间共享思想和信息。尽管该网络非常有用，但它仍然依靠古老的技术来中介信息流：语言。我们认为这是理所当然的，但这非常麻烦。互联网基础设施的真正瓶颈不是电子化的：它是人类的大脑，神经和眼球，负责解码并理解以互联网发送的语言编码的信息和思想。
如果有一项技术可以绕过语言直接将思想集中在一起？毫不奇怪，正是埃隆·马斯克（Elon Musk）率先真正重视这一想法。在2016年，他启动了Neuralink，该项目旨在在大脑和计算机之间建立这种直接的连接，或者在可能的情况下创建脑机接口。自公司成立以来对公司活动的了解并不多，但是围绕将数字电子设备直接连接到大脑以有效地交换信息的技术挑战进行了一些有趣的讨论。
大脑的电子
Tim Urban 在他的博客Wait But Why中讨论了这些技术挑战详细内容包括对大脑本身的“电子学”的调查。大脑和神经系统由神经元及其轴突和树突形式的大量生物布线组成，这些生物布线在整个大脑和身体中接收和传输电信号。正如Urban所指出的，科学理解这些系统在宏观水平上如何运作良好。大脑本身的内部运作是另一回事，但是令人惊讶的是，弄清楚大脑在神经水平上的电信号传递可能并不是建立Neuralink特定品牌的脑机接口的最困难的部分。相反，最大的挑战将是对硬件本身进行工程设计。要了解为什么会有这样的挑战，我们需要确切了解Neuralink的特定类型的脑机接口将要执行的操作，
脑机接口的状态
实际上，大脑已经与机器直接通信已经有一段时间了。迄今为止，生物假体应用是最普及的脑机接口技术，使用户无需肌肉控制即可直接控制假体驱动。此类别中还包括可以代替听力和视力丧失的设备。1970年代，威廉·多贝（William Dobelle）博士将一种生物相容性实验电极植入患者的视觉皮层中，当刺激该皮层时，患者可以看到“ phosph”或闪光。
自1950年代末以来，用于治疗感音神经性听力损失的人工耳蜗问世。这些设备将声音转换为电信号，直接刺激耳蜗并恢复听力。在近70年的历史中，这种人机界面技术一直在稳步改进。如今，包括Omnetics在内的供应商提供的纳米微型连接器已达到了小规模，可靠性和坚固性的水平，不仅改善了此类现有设备的性能，而且还推动了其他脑机接口技术的发展。Omnetics生产一些可用的最小的微型和纳米微型连接器，但正如我们将看到的，即使它们的微型化规模也可能难以满足像Neuralink这样的项目的需求。
像微型计算机（Omnetics）（右）这样的纳米微型连接器已经在诸如耳蜗植入物（左）的脑机接口中使用。
但是，并非所有的脑机接口都有治疗用途。2002年，英国雷丁大学（University of Reading University）教授凯文·沃威克（Kevin Warwick）植入了名为BrainGate的脑机接口，该接口可使人体外部的电子与他的中枢神经相接。Warwick随后得以通过互联网控制机械臂。沃里克项目的“增强”方面（即增加而不是仅仅替换功能）也是Neuralink的最终目标，但规模更大。
全新的脑机界面
当今可用的能够直接与人脑交互的电极能够以不同的精确度监视或刺激一百到一百个单个神经元之间的任何地方。其他监视和与神经元互动的方法，包括功能性磁共振成像（fMRI）扫描和脑电图（EEG），都不够灵敏或反应不足，无法在单个的单个神经元水平上测量整个大脑的活动。但是，Neuralink的目标是与整个大脑的神经元级接口。
纳米微型连接器是脑机接口开发中的关键组件，并且尺寸不断缩小，功能不断增强，以帮助支持能够直接与人类大约1000亿个神经元接口的脑机接口的开发。脑。
考虑到人脑在不断变化其结构的1000亿个神经元的范围内，建立与每个人的有效脑机接口的工程难题立即变得清晰起来。不正确地与一百个神经元交互，甚至刺激视觉皮层以产生光的感知，与直接与所有1000亿个神经元甚至数万至数十万个神经元交互，这将使有用的大脑之间存在巨大差异机界面应用程序。
Neuralink团队希望电极技术将像摩尔定律一样受摩尔定律的约束，并且将以超过线性的速度加速发展。包括黑石微系统公司在内的公司正在这一领域进行创新，黑石的商业犹他州阵列电极阵列具有灵活的设计，可以将其连接到各种连接器上以用于不同的应用。
Blackrock Microsystems Cereport连接器
例如，Blackrock的Cereport连接器和相关的电缆组件适用于人类的“慢性”使用。
在2019年7月，Neuralink在旧金山的加利福尼亚科学院作了演讲，该公司概述了其技术外观的一些初始阶段。Neuralink开发了一种原型机器人，该机器人能够在不损害大脑血管的情况下将4至6μm宽度的电极“线”插入大脑。尽管这是高度机密的公司的一项重大技术公告，但马斯克承认，此次活动主要是为了招募人才，而面对Neuralink努力的绝大多数技术工程障碍仍未克服。无论Musk
演讲的目的是什么，现在存在的微米级电极技术都宣布
了Neuralink在小型电子产品方面的巨大创新。
查看这项技术可能就像查看1940年代的真空管一样。马斯克每家公司的目的似乎确实是在推动行业改变世界技术的步伐。Neuralink希望在电极和其他脑机接口方面引发类似的创新，但是没人知道该技术的未来会是什么样。无论如何，微米级微型连接器和电缆组件（尤其是柔性医疗电子设备）的持续创新必将成为其中的一部分。
【摘自Bishop杂志，作者：Neil Shurtz , July 30, 2019】
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通常，在此出版物中，我们涵盖与连接器和电缆组装行业相关的主题，以及针对每种可能应用中的电子领域当前挑战的最新技术和最佳解决方案。在本文中，我们将研究脑机接口在一个特定应用中的连接器和电缆的未来-也许是遥遥无期的未来。
工具一直是我们先天功能的扩展，计算机也是如此。联网计算机，就像通过Internet连接的计算机一样，将人类的能力扩展到了另一个层次，数十亿人类的思想能够在彼此之间共享思想和信息。尽管该网络非常有用，但它仍然依靠古老的技术来中介信息流：语言。我们认为这是理所当然的，但这非常麻烦。互联网基础设施的真正瓶颈不是电子化的：它是人类的大脑，神经和眼球，负责解码并理解以互联网发送的语言编码的信息和思想。
如果有一项技术可以绕过语言直接将思想集中在一起？毫不奇怪，正是埃隆·马斯克（Elon Musk）率先真正重视这一想法。在2016年，他启动了Neuralink，该项目旨在在大脑和计算机之间建立这种直接的连接，或者在可能的情况下创建脑机接口。自公司成立以来对公司活动的了解并不多，但是围绕将数字电子设备直接连接到大脑以有效地交换信息的技术挑战进行了一些有趣的讨论。
大脑的电子
Tim Urban 在他的博客Wait But Why中讨论了这些技术挑战详细内容包括对大脑本身的“电子学”的调查。大脑和神经系统由神经元及其轴突和树突形式的大量生物布线组成，这些生物布线在整个大脑和身体中接收和传输电信号。正如Urban所指出的，科学理解这些系统在宏观水平上如何运作良好。大脑本身的内部运作是另一回事，但是令人惊讶的是，弄清楚大脑在神经水平上的电信号传递可能并不是建立Neuralink特定品牌的脑机接口的最困难的部分。相反，最大的挑战将是对硬件本身进行工程设计。要了解为什么会有这样的挑战，我们需要确切了解Neuralink的特定类型的脑机接口将要执行的操作，
脑机接口的状态
实际上，大脑已经与机器直接通信已经有一段时间了。迄今为止，生物假体应用是最普及的脑机接口技术，使用户无需肌肉控制即可直接控制假体驱动。此类别中还包括可以代替听力和视力丧失的设备。1970年代，威廉·多贝（William Dobelle）博士将一种生物相容性实验电极植入患者的视觉皮层中，当刺激该皮层时，患者可以看到“ phosph”或闪光。
自1950年代末以来，用于治疗感音神经性听力损失的人工耳蜗问世。这些设备将声音转换为电信号，直接刺激耳蜗并恢复听力。在近70年的历史中，这种人机界面技术一直在稳步改进。如今，包括Omnetics在内的供应商提供的纳米微型连接器已达到了小规模，可靠性和坚固性的水平，不仅改善了此类现有设备的性能，而且还推动了其他脑机接口技术的发展。Omnetics生产一些可用的最小的微型和纳米微型连接器，但正如我们将看到的，即使它们的微型化规模也可能难以满足像Neuralink这样的项目的需求。
像微型计算机（Omnetics）（右）这样的纳米微型连接器已经在诸如耳蜗植入物（左）的脑机接口中使用。
但是，并非所有的脑机接口都有治疗用途。2002年，英国雷丁大学（University of Reading University）教授凯文·沃威克（Kevin Warwick）植入了名为BrainGate的脑机接口，该接口可使人体外部的电子与他的中枢神经相接。Warwick随后得以通过互联网控制机械臂。沃里克项目的“增强”方面（即增加而不是仅仅替换功能）也是Neuralink的最终目标，但规模更大。
全新的脑机界面
当今可用的能够直接与人脑交互的电极能够以不同的精确度监视或刺激一百到一百个单个神经元之间的任何地方。其他监视和与神经元互动的方法，包括功能性磁共振成像（fMRI）扫描和脑电图（EEG），都不够灵敏或反应不足，无法在单个的单个神经元水平上测量整个大脑的活动。但是，Neuralink的目标是与整个大脑的神经元级接口。
纳米微型连接器是脑机接口开发中的关键组件，并且尺寸不断缩小，功能不断增强，以帮助支持能够直接与人类大约1000亿个神经元接口的脑机接口的开发。脑。
考虑到人脑在不断变化其结构的1000亿个神经元的范围内，建立与每个人的有效脑机接口的工程难题立即变得清晰起来。不正确地与一百个神经元交互，甚至刺激视觉皮层以产生光的感知，与直接与所有1000亿个神经元甚至数万至数十万个神经元交互，这将使有用的大脑之间存在巨大差异机界面应用程序。
Neuralink团队希望电极技术将像摩尔定律一样受摩尔定律的约束，并且将以超过线性的速度加速发展。包括黑石微系统公司在内的公司正在这一领域进行创新，黑石的商业犹他州阵列电极阵列具有灵活的设计，可以将其连接到各种连接器上以用于不同的应用。
Blackrock Microsystems Cereport连接器
例如，Blackrock的Cereport连接器和相关的电缆组件适用于人类的“慢性”使用。
在2019年7月，Neuralink在旧金山的加利福尼亚科学院作了演讲，该公司概述了其技术外观的一些初始阶段。Neuralink开发了一种原型机器人，该机器人能够在不损害大脑血管的情况下将4至6μm宽度的电极“线”插入大脑。尽管这是高度机密的公司的一项重大技术公告，但马斯克承认，此次活动主要是为了招募人才，而面对Neuralink努力的绝大多数技术工程障碍仍未克服。无论Musk
演讲的目的是什么，现在存在的微米级电极技术都宣布
了Neuralink在小型电子产品方面的巨大创新。
查看这项技术可能就像查看1940年代的真空管一样。马斯克每家公司的目的似乎确实是在推动行业改变世界技术的步伐。Neuralink希望在电极和其他脑机接口方面引发类似的创新，但是没人知道该技术的未来会是什么样。无论如何，微米级微型连接器和电缆组件（尤其是柔性医疗电子设备）的持续创新必将成为其中的一部分。
【摘自Bishop杂志，作者：Neil Shurtz , July 30, 2019】
查看全部
伊隆·马斯克（Elon Musk）的Neuralink项目可以推动纳米微型连接器技术的创新。连接器越小，它在医学脑机接口应用中的功能就越强大。
通常，在此出版物中，我们涵盖与连接器和电缆组装行业相关的主题，以及针对每种可能应用中的电子领域当前挑战的最新技术和最佳解决方案。在本文中，我们将研究脑机接口在一个特定应用中的连接器和电缆的未来-也许是遥遥无期的未来。
工具一直是我们先天功能的扩展，计算机也是如此。联网计算机，就像通过Internet连接的计算机一样，将人类的能力扩展到了另一个层次，数十亿人类的思想能够在彼此之间共享思想和信息。尽管该网络非常有用，但它仍然依靠古老的技术来中介信息流：语言。我们认为这是理所当然的，但这非常麻烦。互联网基础设施的真正瓶颈不是电子化的：它是人类的大脑，神经和眼球，负责解码并理解以互联网发送的语言编码的信息和思想。
如果有一项技术可以绕过语言直接将思想集中在一起？毫不奇怪，正是埃隆·马斯克（Elon Musk）率先真正重视这一想法。在2016年，他启动了Neuralink，该项目旨在在大脑和计算机之间建立这种直接的连接，或者在可能的情况下创建脑机接口。自公司成立以来对公司活动的了解并不多，但是围绕将数字电子设备直接连接到大脑以有效地交换信息的技术挑战进行了一些有趣的讨论。
大脑的电子
Tim Urban 在他的博客Wait But Why中讨论了这些技术挑战详细内容包括对大脑本身的“电子学”的调查。大脑和神经系统由神经元及其轴突和树突形式的大量生物布线组成，这些生物布线在整个大脑和身体中接收和传输电信号。正如Urban所指出的，科学理解这些系统在宏观水平上如何运作良好。大脑本身的内部运作是另一回事，但是令人惊讶的是，弄清楚大脑在神经水平上的电信号传递可能并不是建立Neuralink特定品牌的脑机接口的最困难的部分。相反，最大的挑战将是对硬件本身进行工程设计。要了解为什么会有这样的挑战，我们需要确切了解Neuralink的特定类型的脑机接口将要执行的操作，
脑机接口的状态
实际上，大脑已经与机器直接通信已经有一段时间了。迄今为止，生物假体应用是最普及的脑机接口技术，使用户无需肌肉控制即可直接控制假体驱动。此类别中还包括可以代替听力和视力丧失的设备。1970年代，威廉·多贝（William Dobelle）博士将一种生物相容性实验电极植入患者的视觉皮层中，当刺激该皮层时，患者可以看到“ phosph”或闪光。
自1950年代末以来，用于治疗感音神经性听力损失的人工耳蜗问世。这些设备将声音转换为电信号，直接刺激耳蜗并恢复听力。在近70年的历史中，这种人机界面技术一直在稳步改进。如今，包括Omnetics在内的供应商提供的纳米微型连接器已达到了小规模，可靠性和坚固性的水平，不仅改善了此类现有设备的性能，而且还推动了其他脑机接口技术的发展。Omnetics生产一些可用的最小的微型和纳米微型连接器，但正如我们将看到的，即使它们的微型化规模也可能难以满足像Neuralink这样的项目的需求。
像微型计算机（Omnetics）（右）这样的纳米微型连接器已经在诸如耳蜗植入物（左）的脑机接口中使用。
但是，并非所有的脑机接口都有治疗用途。2002年，英国雷丁大学（University of Reading University）教授凯文·沃威克（Kevin Warwick）植入了名为BrainGate的脑机接口，该接口可使人体外部的电子与他的中枢神经相接。Warwick随后得以通过互联网控制机械臂。沃里克项目的“增强”方面（即增加而不是仅仅替换功能）也是Neuralink的最终目标，但规模更大。
全新的脑机界面
当今可用的能够直接与人脑交互的电极能够以不同的精确度监视或刺激一百到一百个单个神经元之间的任何地方。其他监视和与神经元互动的方法，包括功能性磁共振成像（fMRI）扫描和脑电图（EEG），都不够灵敏或反应不足，无法在单个的单个神经元水平上测量整个大脑的活动。但是，Neuralink的目标是与整个大脑的神经元级接口。
纳米微型连接器是脑机接口开发中的关键组件，并且尺寸不断缩小，功能不断增强，以帮助支持能够直接与人类大约1000亿个神经元接口的脑机接口的开发。脑。
考虑到人脑在不断变化其结构的1000亿个神经元的范围内，建立与每个人的有效脑机接口的工程难题立即变得清晰起来。不正确地与一百个神经元交互，甚至刺激视觉皮层以产生光的感知，与直接与所有1000亿个神经元甚至数万至数十万个神经元交互，这将使有用的大脑之间存在巨大差异机界面应用程序。
Neuralink团队希望电极技术将像摩尔定律一样受摩尔定律的约束，并且将以超过线性的速度加速发展。包括黑石微系统公司在内的公司正在这一领域进行创新，黑石的商业犹他州阵列电极阵列具有灵活的设计，可以将其连接到各种连接器上以用于不同的应用。
Blackrock Microsystems Cereport连接器
例如，Blackrock的Cereport连接器和相关的电缆组件适用于人类的“慢性”使用。
在2019年7月，Neuralink在旧金山的加利福尼亚科学院作了演讲，该公司概述了其技术外观的一些初始阶段。Neuralink开发了一种原型机器人，该机器人能够在不损害大脑血管的情况下将4至6μm宽度的电极“线”插入大脑。尽管这是高度机密的公司的一项重大技术公告，但马斯克承认，此次活动主要是为了招募人才，而面对Neuralink努力的绝大多数技术工程障碍仍未克服。无论Musk
演讲的目的是什么，现在存在的微米级电极技术都宣布
了Neuralink在小型电子产品方面的巨大创新。
查看这项技术可能就像查看1940年代的真空管一样。马斯克每家公司的目的似乎确实是在推动行业改变世界技术的步伐。Neuralink希望在电极和其他脑机接口方面引发类似的创新，但是没人知道该技术的未来会是什么样。无论如何，微米级微型连接器和电缆组件（尤其是柔性医疗电子设备）的持续创新必将成为其中的一部分。
【摘自Bishop杂志，作者：Neil Shurtz , July 30, 2019】
通常，在此出版物中，我们涵盖与连接器和电缆组装行业相关的主题，以及针对每种可能应用中的电子领域当前挑战的最新技术和最佳解决方案。在本文中，我们将研究脑机接口在一个特定应用中的连接器和电缆的未来-也许是遥遥无期的未来。
工具一直是我们先天功能的扩展，计算机也是如此。联网计算机，就像通过Internet连接的计算机一样，将人类的能力扩展到了另一个层次，数十亿人类的思想能够在彼此之间共享思想和信息。尽管该网络非常有用，但它仍然依靠古老的技术来中介信息流：语言。我们认为这是理所当然的，但这非常麻烦。互联网基础设施的真正瓶颈不是电子化的：它是人类的大脑，神经和眼球，负责解码并理解以互联网发送的语言编码的信息和思想。
如果有一项技术可以绕过语言直接将思想集中在一起？毫不奇怪，正是埃隆·马斯克（Elon Musk）率先真正重视这一想法。在2016年，他启动了Neuralink，该项目旨在在大脑和计算机之间建立这种直接的连接，或者在可能的情况下创建脑机接口。自公司成立以来对公司活动的了解并不多，但是围绕将数字电子设备直接连接到大脑以有效地交换信息的技术挑战进行了一些有趣的讨论。
大脑的电子
Tim Urban 在他的博客Wait But Why中讨论了这些技术挑战详细内容包括对大脑本身的“电子学”的调查。大脑和神经系统由神经元及其轴突和树突形式的大量生物布线组成，这些生物布线在整个大脑和身体中接收和传输电信号。正如Urban所指出的，科学理解这些系统在宏观水平上如何运作良好。大脑本身的内部运作是另一回事，但是令人惊讶的是，弄清楚大脑在神经水平上的电信号传递可能并不是建立Neuralink特定品牌的脑机接口的最困难的部分。相反，最大的挑战将是对硬件本身进行工程设计。要了解为什么会有这样的挑战，我们需要确切了解Neuralink的特定类型的脑机接口将要执行的操作，
脑机接口的状态
实际上，大脑已经与机器直接通信已经有一段时间了。迄今为止，生物假体应用是最普及的脑机接口技术，使用户无需肌肉控制即可直接控制假体驱动。此类别中还包括可以代替听力和视力丧失的设备。1970年代，威廉·多贝（William Dobelle）博士将一种生物相容性实验电极植入患者的视觉皮层中，当刺激该皮层时，患者可以看到“ phosph”或闪光。
自1950年代末以来，用于治疗感音神经性听力损失的人工耳蜗问世。这些设备将声音转换为电信号，直接刺激耳蜗并恢复听力。在近70年的历史中，这种人机界面技术一直在稳步改进。如今，包括Omnetics在内的供应商提供的纳米微型连接器已达到了小规模，可靠性和坚固性的水平，不仅改善了此类现有设备的性能，而且还推动了其他脑机接口技术的发展。Omnetics生产一些可用的最小的微型和纳米微型连接器，但正如我们将看到的，即使它们的微型化规模也可能难以满足像Neuralink这样的项目的需求。
像微型计算机（Omnetics）（右）这样的纳米微型连接器已经在诸如耳蜗植入物（左）的脑机接口中使用。
但是，并非所有的脑机接口都有治疗用途。2002年，英国雷丁大学（University of Reading University）教授凯文·沃威克（Kevin Warwick）植入了名为BrainGate的脑机接口，该接口可使人体外部的电子与他的中枢神经相接。Warwick随后得以通过互联网控制机械臂。沃里克项目的“增强”方面（即增加而不是仅仅替换功能）也是Neuralink的最终目标，但规模更大。
全新的脑机界面
当今可用的能够直接与人脑交互的电极能够以不同的精确度监视或刺激一百到一百个单个神经元之间的任何地方。其他监视和与神经元互动的方法，包括功能性磁共振成像（fMRI）扫描和脑电图（EEG），都不够灵敏或反应不足，无法在单个的单个神经元水平上测量整个大脑的活动。但是，Neuralink的目标是与整个大脑的神经元级接口。
纳米微型连接器是脑机接口开发中的关键组件，并且尺寸不断缩小，功能不断增强，以帮助支持能够直接与人类大约1000亿个神经元接口的脑机接口的开发。脑。
考虑到人脑在不断变化其结构的1000亿个神经元的范围内，建立与每个人的有效脑机接口的工程难题立即变得清晰起来。不正确地与一百个神经元交互，甚至刺激视觉皮层以产生光的感知，与直接与所有1000亿个神经元甚至数万至数十万个神经元交互，这将使有用的大脑之间存在巨大差异机界面应用程序。
Neuralink团队希望电极技术将像摩尔定律一样受摩尔定律的约束，并且将以超过线性的速度加速发展。包括黑石微系统公司在内的公司正在这一领域进行创新，黑石的商业犹他州阵列电极阵列具有灵活的设计，可以将其连接到各种连接器上以用于不同的应用。
Blackrock Microsystems Cereport连接器
例如，Blackrock的Cereport连接器和相关的电缆组件适用于人类的“慢性”使用。
在2019年7月，Neuralink在旧金山的加利福尼亚科学院作了演讲，该公司概述了其技术外观的一些初始阶段。Neuralink开发了一种原型机器人，该机器人能够在不损害大脑血管的情况下将4至6μm宽度的电极“线”插入大脑。尽管这是高度机密的公司的一项重大技术公告，但马斯克承认，此次活动主要是为了招募人才，而面对Neuralink努力的绝大多数技术工程障碍仍未克服。无论Musk
演讲的目的是什么，现在存在的微米级电极技术都宣布
了Neuralink在小型电子产品方面的巨大创新。
查看这项技术可能就像查看1940年代的真空管一样。马斯克每家公司的目的似乎确实是在推动行业改变世界技术的步伐。Neuralink希望在电极和其他脑机接口方面引发类似的创新，但是没人知道该技术的未来会是什么样。无论如何，微米级微型连接器和电缆组件（尤其是柔性医疗电子设备）的持续创新必将成为其中的一部分。
【摘自Bishop杂志，作者：Neil Shurtz , July 30, 2019】
SC19：超级计算机继续发展
技术分享 • atangge 发表了文章 • 0 个评论 • 2222 次浏览 • 2019-12-11 08:36
超级计算机的主要展览和会议展示了包括人工智能，大数据分析，机器学习以及需要高性能计算服务和高性能连接产品的快速扩展的应用程序在内的技术。
超级计算机和极限计算服务的市场已经从一些高度专业化的机器发展成为一个处于先进技术边缘的庞大行业。从1975年发布的Cray I机器开始，这种高度专业化的计算机的任务是解决最复杂的问题，而这些问题只有使用最先进的技术才能解决。在随后的几年中，使用最新芯片和系统封装的下一代机器继续提高性能，以解决日益复杂的问题。如今，超级计算机能够处理诸如可视化人脑中的神经元3D网络之类的复杂应用。以每秒浮点运算的四千万次运算（千万亿次触发器）来衡量，这些机器可能包含数千个处理器内核，并且消耗100 kW的功率。
SC19是11月17日至22日在科罗拉多州丹佛市举行的超级计算机的主要展览和会议，展示了性能的最新进展以及交付超级计算服务的方式的发展。来自118个国家/地区的13338名注册参加者，该行业真正做到了国际化。组织的列表包括国内，欧洲和亚洲的大学以及政府资助的组织。大约374家参展商展示了包括人工智能，大数据分析，机器学习以及需要高性能计算服务的快速扩展的应用程序在内的技术。这些发展至少在两个方向上驱动着超级计算机产业。
传统上，需要超级计算资源的组织可以设置自己的设施以供内部使用。除了超级用户（如政府，航空航天或医学研究公司）外，这是一个非常昂贵的选择，因为超级计算机技术的迅速发展会在几年内淘汰最先进的机器。另一种方法是将问题和数据集提交给由大学或商业数据中心管理的超级计算机设施。用户可以按小时购买对超级计算机的访问权限。一个典型的供应商可能会拥有几台机器，这些机器的性能可以满足客户的需求。这些高性能计算机（HPC）通常由高度专业的服务器和存储模块组成，这些服务器和存储模块利用最新的通用或图形处理器单元，FPGA和加速器。
这些系统的设计使用了包括背板，夹层和双轴电缆组件在内的多种封装技术，从而形成了超大型刀片服务器。
在狭窄的2U外壳中运行这么多高性能处理器内核会带来巨大的散热挑战。多家供应商展示了热管理策略，包括风扇壁，用于冷却高速气流的水冷系统，热导管，水冷冷却板以及将其完全浸入封闭回路的氟化液体中。
与最近云计算在商业计算环境中占主导地位的方式类似，高性能计算也已开始迁移到云中。随着HPC硬件市场变得更具价格竞争力，并受到诸如Open 19之类的开放设计架构的驱动，几家硬件制造商已接受基于云的HPC服务交付。作为HPC服务器，存储和网络交换机的大型制造商，Penguin Computing现在通过其Penguin Computing On-Demand（POD）程序提供HPC即服务。诸如Rescale之类的公司提供对超级计算资源的访问权限，这些资源可以扩展到特定的应用程序，甚至可以缩减到要应用于特定工作的内核数量。用户可以按使用量付费立即访问几乎无限的计算能力，以解决建模，仿真和分析中的各种需求。消除了不断升级内部计算机和维护支持人员的需求。HPC云服务提供商通过ITAR和FedRAMP认证满足对绝对数据安全性的需求。
HPC云服务的含义可能会对电子连接器行业产生重大影响。随着越来越多的用户淘汰内部HPC资源，将减少购买机器的数量，从而减少与HPC相关的连接器的销售。大型商业数据中心将不断更新其容量以支持其云业务。这些机器可能需要可用的最高性能互连，但是相对较少的大型数据中心将导致最先进的铜和光纤互连的销售有限。
定义特定连接器的不断发展的互连协议也在发生变化。PCIe多年来一直是黄金标准，并且多年来一直在不断升级以支持更高的速度。下一代图形处理单元（GPU）的引入使内存带宽成为系统性能的门控因素。最近，GenZ和CXL等引入的标准通过提供更高的带宽，减少的延迟和更大的设计灵活性，正在改变格局。
SC19是一年一度的盛会，将于2020年移至亚特兰大。由于这是系统级别的会议，而不是组件级别的会议，因此很少有连接器制造商参加。今年例外的是I-PEX，Molex和Samtec。
I-PEX宣布了一个新的嵌入式光模块，该模块具有四个双工25Gb / s通道，容量可支持300米的长度。与PCB的电气连接使用其CABLINE-CA薄型连接器。该中板收发器具有尾纤光纤终端。
Molex展台的特色是NearStack微型电缆组件，其额定值为112Gb / s PAM4。他们还展示了使用其旗舰产品Impact系列高速背板连接器的大型生产电缆背板组件。
Molex的主要重点是最近收购的Bittware产品，包括加速器和存储处理器，它们是HPC设备中使用的主要组件。
Samtec的大型展位设有一系列高速连接器显示器，包括直接连接至硅封装的56Gb / s PAM4，从中板到背板的112Gb / s PAM4前面板，以及下一代数据中心的演示。 eSilicon和Samtec的架构。
在SC19上展示的技术和产品可能会提供一些有用的见识，以了解商业甚至消费者级别产品在未来五年内将面临的挑战。热管理已经成为商业产品中的主要设计考虑因素，但是从经济角度考虑，不允许使用循环冷却水或冷却烟囱和六英寸高的热管的解决方案。芯片制造商在降低处理器功耗方面取得了长足的进步，但是内核数量的增加将继续推动功耗的增长。
从短期到中期，PAM4信令将使设计人员能够利用有据可查的铜互连。除了许多国内外供应商展示的标准可插拔I / O电缆组件外，SC19上几乎没有光学互连的迹象。本地物联网应用推动的边缘计算的增长可能为更长距离的光链路提供新的机会。当系统要求高于56Gb / s的PAM4时，可能有必要在I / O中甚至在盒装应用中广泛采用光学互连。
【摘自Bishop杂志，作者：Robert Hult ，December 10, 2019】
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超级计算机和极限计算服务的市场已经从一些高度专业化的机器发展成为一个处于先进技术边缘的庞大行业。从1975年发布的Cray I机器开始，这种高度专业化的计算机的任务是解决最复杂的问题，而这些问题只有使用最先进的技术才能解决。在随后的几年中，使用最新芯片和系统封装的下一代机器继续提高性能，以解决日益复杂的问题。如今，超级计算机能够处理诸如可视化人脑中的神经元3D网络之类的复杂应用。以每秒浮点运算的四千万次运算（千万亿次触发器）来衡量，这些机器可能包含数千个处理器内核，并且消耗100 kW的功率。
SC19是11月17日至22日在科罗拉多州丹佛市举行的超级计算机的主要展览和会议，展示了性能的最新进展以及交付超级计算服务的方式的发展。来自118个国家/地区的13338名注册参加者，该行业真正做到了国际化。组织的列表包括国内，欧洲和亚洲的大学以及政府资助的组织。大约374家参展商展示了包括人工智能，大数据分析，机器学习以及需要高性能计算服务的快速扩展的应用程序在内的技术。这些发展至少在两个方向上驱动着超级计算机产业。
传统上，需要超级计算资源的组织可以设置自己的设施以供内部使用。除了超级用户（如政府，航空航天或医学研究公司）外，这是一个非常昂贵的选择，因为超级计算机技术的迅速发展会在几年内淘汰最先进的机器。另一种方法是将问题和数据集提交给由大学或商业数据中心管理的超级计算机设施。用户可以按小时购买对超级计算机的访问权限。一个典型的供应商可能会拥有几台机器，这些机器的性能可以满足客户的需求。这些高性能计算机（HPC）通常由高度专业的服务器和存储模块组成，这些服务器和存储模块利用最新的通用或图形处理器单元，FPGA和加速器。
这些系统的设计使用了包括背板，夹层和双轴电缆组件在内的多种封装技术，从而形成了超大型刀片服务器。
在狭窄的2U外壳中运行这么多高性能处理器内核会带来巨大的散热挑战。多家供应商展示了热管理策略，包括风扇壁，用于冷却高速气流的水冷系统，热导管，水冷冷却板以及将其完全浸入封闭回路的氟化液体中。
与最近云计算在商业计算环境中占主导地位的方式类似，高性能计算也已开始迁移到云中。随着HPC硬件市场变得更具价格竞争力，并受到诸如Open 19之类的开放设计架构的驱动，几家硬件制造商已接受基于云的HPC服务交付。作为HPC服务器，存储和网络交换机的大型制造商，Penguin Computing现在通过其Penguin Computing On-Demand（POD）程序提供HPC即服务。诸如Rescale之类的公司提供对超级计算资源的访问权限，这些资源可以扩展到特定的应用程序，甚至可以缩减到要应用于特定工作的内核数量。用户可以按使用量付费立即访问几乎无限的计算能力，以解决建模，仿真和分析中的各种需求。消除了不断升级内部计算机和维护支持人员的需求。HPC云服务提供商通过ITAR和FedRAMP认证满足对绝对数据安全性的需求。
HPC云服务的含义可能会对电子连接器行业产生重大影响。随着越来越多的用户淘汰内部HPC资源，将减少购买机器的数量，从而减少与HPC相关的连接器的销售。大型商业数据中心将不断更新其容量以支持其云业务。这些机器可能需要可用的最高性能互连，但是相对较少的大型数据中心将导致最先进的铜和光纤互连的销售有限。
定义特定连接器的不断发展的互连协议也在发生变化。PCIe多年来一直是黄金标准，并且多年来一直在不断升级以支持更高的速度。下一代图形处理单元（GPU）的引入使内存带宽成为系统性能的门控因素。最近，GenZ和CXL等引入的标准通过提供更高的带宽，减少的延迟和更大的设计灵活性，正在改变格局。
SC19是一年一度的盛会，将于2020年移至亚特兰大。由于这是系统级别的会议，而不是组件级别的会议，因此很少有连接器制造商参加。今年例外的是I-PEX，Molex和Samtec。
I-PEX宣布了一个新的嵌入式光模块，该模块具有四个双工25Gb / s通道，容量可支持300米的长度。与PCB的电气连接使用其CABLINE-CA薄型连接器。该中板收发器具有尾纤光纤终端。
Molex展台的特色是NearStack微型电缆组件，其额定值为112Gb / s PAM4。他们还展示了使用其旗舰产品Impact系列高速背板连接器的大型生产电缆背板组件。
Molex的主要重点是最近收购的Bittware产品，包括加速器和存储处理器，它们是HPC设备中使用的主要组件。
Samtec的大型展位设有一系列高速连接器显示器，包括直接连接至硅封装的56Gb / s PAM4，从中板到背板的112Gb / s PAM4前面板，以及下一代数据中心的演示。 eSilicon和Samtec的架构。
在SC19上展示的技术和产品可能会提供一些有用的见识，以了解商业甚至消费者级别产品在未来五年内将面临的挑战。热管理已经成为商业产品中的主要设计考虑因素，但是从经济角度考虑，不允许使用循环冷却水或冷却烟囱和六英寸高的热管的解决方案。芯片制造商在降低处理器功耗方面取得了长足的进步，但是内核数量的增加将继续推动功耗的增长。
从短期到中期，PAM4信令将使设计人员能够利用有据可查的铜互连。除了许多国内外供应商展示的标准可插拔I / O电缆组件外，SC19上几乎没有光学互连的迹象。本地物联网应用推动的边缘计算的增长可能为更长距离的光链路提供新的机会。当系统要求高于56Gb / s的PAM4时，可能有必要在I / O中甚至在盒装应用中广泛采用光学互连。
【摘自Bishop杂志，作者：Robert Hult ，December 10, 2019】
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超级计算机的主要展览和会议展示了包括人工智能，大数据分析，机器学习以及需要高性能计算服务和高性能连接产品的快速扩展的应用程序在内的技术。
超级计算机和极限计算服务的市场已经从一些高度专业化的机器发展成为一个处于先进技术边缘的庞大行业。从1975年发布的Cray I机器开始，这种高度专业化的计算机的任务是解决最复杂的问题，而这些问题只有使用最先进的技术才能解决。在随后的几年中，使用最新芯片和系统封装的下一代机器继续提高性能，以解决日益复杂的问题。如今，超级计算机能够处理诸如可视化人脑中的神经元3D网络之类的复杂应用。以每秒浮点运算的四千万次运算（千万亿次触发器）来衡量，这些机器可能包含数千个处理器内核，并且消耗100 kW的功率。
SC19是11月17日至22日在科罗拉多州丹佛市举行的超级计算机的主要展览和会议，展示了性能的最新进展以及交付超级计算服务的方式的发展。来自118个国家/地区的13338名注册参加者，该行业真正做到了国际化。组织的列表包括国内，欧洲和亚洲的大学以及政府资助的组织。大约374家参展商展示了包括人工智能，大数据分析，机器学习以及需要高性能计算服务的快速扩展的应用程序在内的技术。这些发展至少在两个方向上驱动着超级计算机产业。
传统上，需要超级计算资源的组织可以设置自己的设施以供内部使用。除了超级用户（如政府，航空航天或医学研究公司）外，这是一个非常昂贵的选择，因为超级计算机技术的迅速发展会在几年内淘汰最先进的机器。另一种方法是将问题和数据集提交给由大学或商业数据中心管理的超级计算机设施。用户可以按小时购买对超级计算机的访问权限。一个典型的供应商可能会拥有几台机器，这些机器的性能可以满足客户的需求。这些高性能计算机（HPC）通常由高度专业的服务器和存储模块组成，这些服务器和存储模块利用最新的通用或图形处理器单元，FPGA和加速器。
这些系统的设计使用了包括背板，夹层和双轴电缆组件在内的多种封装技术，从而形成了超大型刀片服务器。
在狭窄的2U外壳中运行这么多高性能处理器内核会带来巨大的散热挑战。多家供应商展示了热管理策略，包括风扇壁，用于冷却高速气流的水冷系统，热导管，水冷冷却板以及将其完全浸入封闭回路的氟化液体中。
与最近云计算在商业计算环境中占主导地位的方式类似，高性能计算也已开始迁移到云中。随着HPC硬件市场变得更具价格竞争力，并受到诸如Open 19之类的开放设计架构的驱动，几家硬件制造商已接受基于云的HPC服务交付。作为HPC服务器，存储和网络交换机的大型制造商，Penguin Computing现在通过其Penguin Computing On-Demand（POD）程序提供HPC即服务。诸如Rescale之类的公司提供对超级计算资源的访问权限，这些资源可以扩展到特定的应用程序，甚至可以缩减到要应用于特定工作的内核数量。用户可以按使用量付费立即访问几乎无限的计算能力，以解决建模，仿真和分析中的各种需求。消除了不断升级内部计算机和维护支持人员的需求。HPC云服务提供商通过ITAR和FedRAMP认证满足对绝对数据安全性的需求。
HPC云服务的含义可能会对电子连接器行业产生重大影响。随着越来越多的用户淘汰内部HPC资源，将减少购买机器的数量，从而减少与HPC相关的连接器的销售。大型商业数据中心将不断更新其容量以支持其云业务。这些机器可能需要可用的最高性能互连，但是相对较少的大型数据中心将导致最先进的铜和光纤互连的销售有限。
定义特定连接器的不断发展的互连协议也在发生变化。PCIe多年来一直是黄金标准，并且多年来一直在不断升级以支持更高的速度。下一代图形处理单元（GPU）的引入使内存带宽成为系统性能的门控因素。最近，GenZ和CXL等引入的标准通过提供更高的带宽，减少的延迟和更大的设计灵活性，正在改变格局。
SC19是一年一度的盛会，将于2020年移至亚特兰大。由于这是系统级别的会议，而不是组件级别的会议，因此很少有连接器制造商参加。今年例外的是I-PEX，Molex和Samtec。
I-PEX宣布了一个新的嵌入式光模块，该模块具有四个双工25Gb / s通道，容量可支持300米的长度。与PCB的电气连接使用其CABLINE-CA薄型连接器。该中板收发器具有尾纤光纤终端。
Molex展台的特色是NearStack微型电缆组件，其额定值为112Gb / s PAM4。他们还展示了使用其旗舰产品Impact系列高速背板连接器的大型生产电缆背板组件。
Molex的主要重点是最近收购的Bittware产品，包括加速器和存储处理器，它们是HPC设备中使用的主要组件。
Samtec的大型展位设有一系列高速连接器显示器，包括直接连接至硅封装的56Gb / s PAM4，从中板到背板的112Gb / s PAM4前面板，以及下一代数据中心的演示。 eSilicon和Samtec的架构。
在SC19上展示的技术和产品可能会提供一些有用的见识，以了解商业甚至消费者级别产品在未来五年内将面临的挑战。热管理已经成为商业产品中的主要设计考虑因素，但是从经济角度考虑，不允许使用循环冷却水或冷却烟囱和六英寸高的热管的解决方案。芯片制造商在降低处理器功耗方面取得了长足的进步，但是内核数量的增加将继续推动功耗的增长。
从短期到中期，PAM4信令将使设计人员能够利用有据可查的铜互连。除了许多国内外供应商展示的标准可插拔I / O电缆组件外，SC19上几乎没有光学互连的迹象。本地物联网应用推动的边缘计算的增长可能为更长距离的光链路提供新的机会。当系统要求高于56Gb / s的PAM4时，可能有必要在I / O中甚至在盒装应用中广泛采用光学互连。
【摘自Bishop杂志，作者：Robert Hult ，December 10, 2019】
超级计算机和极限计算服务的市场已经从一些高度专业化的机器发展成为一个处于先进技术边缘的庞大行业。从1975年发布的Cray I机器开始，这种高度专业化的计算机的任务是解决最复杂的问题，而这些问题只有使用最先进的技术才能解决。在随后的几年中，使用最新芯片和系统封装的下一代机器继续提高性能，以解决日益复杂的问题。如今，超级计算机能够处理诸如可视化人脑中的神经元3D网络之类的复杂应用。以每秒浮点运算的四千万次运算（千万亿次触发器）来衡量，这些机器可能包含数千个处理器内核，并且消耗100 kW的功率。
SC19是11月17日至22日在科罗拉多州丹佛市举行的超级计算机的主要展览和会议，展示了性能的最新进展以及交付超级计算服务的方式的发展。来自118个国家/地区的13338名注册参加者，该行业真正做到了国际化。组织的列表包括国内，欧洲和亚洲的大学以及政府资助的组织。大约374家参展商展示了包括人工智能，大数据分析，机器学习以及需要高性能计算服务的快速扩展的应用程序在内的技术。这些发展至少在两个方向上驱动着超级计算机产业。
传统上，需要超级计算资源的组织可以设置自己的设施以供内部使用。除了超级用户（如政府，航空航天或医学研究公司）外，这是一个非常昂贵的选择，因为超级计算机技术的迅速发展会在几年内淘汰最先进的机器。另一种方法是将问题和数据集提交给由大学或商业数据中心管理的超级计算机设施。用户可以按小时购买对超级计算机的访问权限。一个典型的供应商可能会拥有几台机器，这些机器的性能可以满足客户的需求。这些高性能计算机（HPC）通常由高度专业的服务器和存储模块组成，这些服务器和存储模块利用最新的通用或图形处理器单元，FPGA和加速器。
这些系统的设计使用了包括背板，夹层和双轴电缆组件在内的多种封装技术，从而形成了超大型刀片服务器。
在狭窄的2U外壳中运行这么多高性能处理器内核会带来巨大的散热挑战。多家供应商展示了热管理策略，包括风扇壁，用于冷却高速气流的水冷系统，热导管，水冷冷却板以及将其完全浸入封闭回路的氟化液体中。
与最近云计算在商业计算环境中占主导地位的方式类似，高性能计算也已开始迁移到云中。随着HPC硬件市场变得更具价格竞争力，并受到诸如Open 19之类的开放设计架构的驱动，几家硬件制造商已接受基于云的HPC服务交付。作为HPC服务器，存储和网络交换机的大型制造商，Penguin Computing现在通过其Penguin Computing On-Demand（POD）程序提供HPC即服务。诸如Rescale之类的公司提供对超级计算资源的访问权限，这些资源可以扩展到特定的应用程序，甚至可以缩减到要应用于特定工作的内核数量。用户可以按使用量付费立即访问几乎无限的计算能力，以解决建模，仿真和分析中的各种需求。消除了不断升级内部计算机和维护支持人员的需求。HPC云服务提供商通过ITAR和FedRAMP认证满足对绝对数据安全性的需求。
HPC云服务的含义可能会对电子连接器行业产生重大影响。随着越来越多的用户淘汰内部HPC资源，将减少购买机器的数量，从而减少与HPC相关的连接器的销售。大型商业数据中心将不断更新其容量以支持其云业务。这些机器可能需要可用的最高性能互连，但是相对较少的大型数据中心将导致最先进的铜和光纤互连的销售有限。
定义特定连接器的不断发展的互连协议也在发生变化。PCIe多年来一直是黄金标准，并且多年来一直在不断升级以支持更高的速度。下一代图形处理单元（GPU）的引入使内存带宽成为系统性能的门控因素。最近，GenZ和CXL等引入的标准通过提供更高的带宽，减少的延迟和更大的设计灵活性，正在改变格局。
SC19是一年一度的盛会，将于2020年移至亚特兰大。由于这是系统级别的会议，而不是组件级别的会议，因此很少有连接器制造商参加。今年例外的是I-PEX，Molex和Samtec。
I-PEX宣布了一个新的嵌入式光模块，该模块具有四个双工25Gb / s通道，容量可支持300米的长度。与PCB的电气连接使用其CABLINE-CA薄型连接器。该中板收发器具有尾纤光纤终端。
Molex展台的特色是NearStack微型电缆组件，其额定值为112Gb / s PAM4。他们还展示了使用其旗舰产品Impact系列高速背板连接器的大型生产电缆背板组件。
Molex的主要重点是最近收购的Bittware产品，包括加速器和存储处理器，它们是HPC设备中使用的主要组件。
Samtec的大型展位设有一系列高速连接器显示器，包括直接连接至硅封装的56Gb / s PAM4，从中板到背板的112Gb / s PAM4前面板，以及下一代数据中心的演示。 eSilicon和Samtec的架构。
在SC19上展示的技术和产品可能会提供一些有用的见识，以了解商业甚至消费者级别产品在未来五年内将面临的挑战。热管理已经成为商业产品中的主要设计考虑因素，但是从经济角度考虑，不允许使用循环冷却水或冷却烟囱和六英寸高的热管的解决方案。芯片制造商在降低处理器功耗方面取得了长足的进步，但是内核数量的增加将继续推动功耗的增长。
从短期到中期，PAM4信令将使设计人员能够利用有据可查的铜互连。除了许多国内外供应商展示的标准可插拔I / O电缆组件外，SC19上几乎没有光学互连的迹象。本地物联网应用推动的边缘计算的增长可能为更长距离的光链路提供新的机会。当系统要求高于56Gb / s的PAM4时，可能有必要在I / O中甚至在盒装应用中广泛采用光学互连。
【摘自Bishop杂志，作者：Robert Hult ，December 10, 2019】
