硅光子對于光通信意義及最新進展

        硅光子的反對者也許會說取代電信和數(shù)據(jù)中心的技術(shù)現(xiàn)象所產(chǎn)生的威脅甚??；從某種程度上來看，他們是對的。

　　但是這并不能說明在硅光子領(lǐng)域沒有進展：思科CPAK、Luxtera/Molex有源光纜、STMicroelectronics QSFP28光纖激光器模塊、100G PSM4光模塊等都是該領(lǐng)域技術(shù)進步的表現(xiàn)。硅光子組件還應用在愛立信HDS8000系統(tǒng)中。

　　盡管人們對該技術(shù)熱情無限，但是卻還未成為現(xiàn)實。許多公司比以往任何時候都希望能將這些技術(shù)變成現(xiàn)實，但是這并非易事。硅光子要真正成為主流技術(shù)，首先要克服一些困難：

　　價格

　　首先，如果大量部署該技術(shù)，那么硅光子則要變成更成熟光學技術(shù)的更低成本替代品；但是在他們的價格下跌之前，是不會出現(xiàn)大量訂單的。這是一個雞生蛋、蛋生雞的問題。

　　到目前為止，互聯(lián)行業(yè)唯一能容納如此大量的硅光子的是數(shù)據(jù)中心。根據(jù)相關(guān)市場調(diào)查結(jié)果顯示，數(shù)據(jù)中心部署的光模塊數(shù)量呈指數(shù)級增長；至2020年，全球生產(chǎn)的以太網(wǎng)收發(fā)器的50%將安裝在數(shù)據(jù)中心。

　　如果硅光子能夠征服數(shù)據(jù)中心，更多傳統(tǒng)電信應用將得益于大規(guī)模需求導致的成本降低；但反之則不然。
　　網(wǎng)絡規(guī)模公司（用來定義類似Facebook、Google、Microsoft等公司的術(shù)語）正饒有興致的將硅光子當做降低互聯(lián)產(chǎn)品（在單個數(shù)據(jù)中心里，收發(fā)器數(shù)量能多達10萬個）資本支出的途徑。

　　在一些應用中，尤其是那些需要高帶寬的應用中，收發(fā)器可能被嵌入式光學引擎取代。這些光學部件直接安裝在電路板上，靠近微處理器或數(shù)據(jù)處理芯片，然后將信號從電轉(zhuǎn)換為光域，并將其發(fā)送到下一個處理節(jié)點。光學引擎在提供帶塊密度模式中發(fā)揮重要作用。這是硅光子設備能成功發(fā)揮作用的一個領(lǐng)域。

　　包裝

　　一個經(jīng)常被大家低估的問題就是，收發(fā)器或者IC成本的很大一部分來自其包裝。硅光子傳統(tǒng)上需要昂貴的非氣密封以確保其性能。設計一款使用金盒包裝的廉價電路往往會違背其本意。

　　生態(tài)環(huán)境

　　已經(jīng)有越來越多的硅制造廠能提供更多的硅光子服務；對PDK也開展了很多工作以便促進電路的研發(fā)；還有支持設計流程的軟件工具以及能支持缺乏內(nèi)部必要技術(shù)的公司的設計公司等。

　　盡管在這一方面的進展非?？?，允許更多訪問硅制造廠也變得非常重要。通過多項目晶片（multi-project wafer）驗證想法并以合理的成本構(gòu)建測試芯片相對也較容易。制造硅光子事實上并不需要最新一代非常昂貴的CMOS工藝；現(xiàn)在可以以合理的成本在90-130nm節(jié)點成功制作。

　　鑒于此，硅光子真正工作的意義又在哪里呢？我們不要忘記硅光子的最終階段并不僅僅是制造廉價收發(fā)器或者光引擎的技術(shù)；硅光子需要克服更多障礙，而其他已經(jīng)存在的更加成熟的技術(shù)可以很容易客服這些困難。

　　當芯片擁有嵌入式接口（光學組件嵌入芯片內(nèi)部）時，硅光子就真正變成了規(guī)則改變者。當這一切發(fā)生時，許多競爭技術(shù)將會從制作工藝中慢慢退去。

　　除了在通信和數(shù)據(jù)通信方面的應用，在開發(fā)硅光子傳感器進行化學、細胞以及DNA分析等方面的應用也越來越多。市場上已經(jīng)出現(xiàn)了使用硅光子傳感器進行分子研究的商用產(chǎn)品。

　　研究人員已經(jīng)開始尋找硅光子以外的應用，并開拓出一種全新的叫做“表面等離子體光子學（Plasmonics）”的領(lǐng)域，信息可以通過光在特定條件下撞擊金屬表面形成的波進行傳播。

　　硅光子的未來會更加美好。當前的研究只是將硅光子從起步階段發(fā)展到更加令人興奮的應用階段，假以時日我們將看到其真正潛能。