爆發(fā)前的靜默：2016年來硅光子領(lǐng)域最新進展

　　Iccsz訊  據(jù)了解，硅光子技術(shù)是基于硅材料，利用現(xiàn)有CMOS工藝進行光器件的開發(fā)和集成的新一代技術(shù)，在光通信，數(shù)據(jù)中心，超級計算以及生物，國防，AR/VR 技術(shù)，智能汽車與無人機等許多領(lǐng)域?qū)缪輼O其關(guān)鍵的角色。美歐等國在硅光子領(lǐng)域已經(jīng)有十多年的投入和積累，并業(yè)已形成了產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。LightCounting的測，僅硅光子在光通信領(lǐng)域的產(chǎn)品市場五年內(nèi)就將達到10億美元以上。未來一二十年內(nèi)，硅光子技術(shù)的市場更將遠遠超過這一數(shù)字。有專家認為，現(xiàn)在市場上雖然硅光子的商用產(chǎn)品還不多，但是很可能廠商只是在等待別人先發(fā)布或是在評估不同的技術(shù)?，F(xiàn)在只是爆發(fā)前的靜默期。以下為2016年以來，硅光子領(lǐng)域的一些進展情況：

　　1、Ciena收購TeraXion磷化銦和硅光子資產(chǎn)

　　2016年1月，Ciena公司和私有企業(yè)TeraXion表示雙方已經(jīng)達成了一項協(xié)議，即Ciena將收購這家加拿大公司的高速電子元器件(High-Speed Photonics Components，HSPC)資產(chǎn)。Ciena將支付大約4660萬加元(約3200萬美元)收購以下資產(chǎn)，包括磷化銦和硅光子技術(shù)以及潛在的知識產(chǎn)權(quán)(IP)。

　　TeraXion在光網(wǎng)絡(luò)市場最初是以其可調(diào)色散補償器聞名。2013年，TeraXion通過收購COGO Optronics的調(diào)制器資產(chǎn)跨足相干接收機和調(diào)制器領(lǐng)域。在該領(lǐng)域，TeraXion開發(fā)出400Gbps應(yīng)用的磷化銦調(diào)制器。TeraXion還開始發(fā)展硅光子;在ECOC2015展會上，該公司發(fā)表了一篇論文，表示它正在開發(fā)一款基于硅光子的針對PAM4傳輸?shù)恼{(diào)制器。

　　對于這些模塊，Ciena未透露是否有所規(guī)劃。Ciena發(fā)言人Nicole Anderson在回復Lightwave的一封郵件咨詢時表示：“對于如何應(yīng)用我們收購的這些資產(chǎn)，目前還沒有細節(jié)。簡單來說，這是一次戰(zhàn)略性收購，是為了更好的掌控我們的WaveLogic芯片組，增強我們在調(diào)制格式能力方面的靈活性，以便公司繼續(xù)展示從數(shù)據(jù)中心互連到跨太平洋海底鏈接等全方位應(yīng)用方面的領(lǐng)先的性價比。”

　　與此同時，TeraXion總裁兼CEO Alain-Jacques Simard表示，出售HSPC資產(chǎn)只是讓公司變回一家在色散補償和各種濾波技術(shù)方面的專業(yè)公司。公司還將在光纖激光器和光傳感應(yīng)用方面保持活躍。

　　2、NeoPhotonics推出硅光子QSFP28光模塊激光器

　　光學組件和模塊供應(yīng)商NeoPotonics宣布，推出了基于硅光子QSFP28組件的1310納米和1550納米大功率激光器以及激光器陣列。

　　NeoPotonics表示，該非制冷激光器和陣列將應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心光收發(fā)器。包括基于各種多源協(xié)議(MSAs)的光模塊，例如CWDM4、CLR4以及PSM-4等。每種多源協(xié)議(MSAs)都需要磷化銦DFB激光器的支持。

　　該激光器支持的功率為40mW至60mW，溫度范圍也較廣。

　　NeoPotonics表示已經(jīng)與全球服務(wù)器和存儲端到端連接解決方案的領(lǐng)先供應(yīng)商Mellanox Technologies合作，共同開發(fā)能通過倒裝芯片技術(shù)粘合至Mellanox公司光學引擎的激光器陣列。最終研發(fā)出了一款高容量、低成本電子式100G PSM4光模塊組件。

　　3、Mellanox發(fā)布首個200Gb/s硅光子設(shè)備

　　世界領(lǐng)先的高性能計算、數(shù)據(jù)中心端到端互連方案提供商Mellanox在OFC 2016 (美國光纖通訊展覽會)上展示了全新的50Gb/s硅光子調(diào)制器和探測器。它們是Mellanox LinkX系列200Gb/s和400Gb/s電纜和收發(fā)器中的關(guān)鍵組件。本次展示的突破性成果對于InfiniBand和以太網(wǎng)互連基礎(chǔ)設(shè)施具有里程碑意義，讓端到端的HDR 200Gb/s解決方案成為可能。

　　Mellanox公司商務(wù)拓展和互連產(chǎn)品部執(zhí)行副總裁Amir Prescher表示：“硅光子技術(shù)是200Gb/s InfiniBand和以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的使能技術(shù)。QSFP56模塊可將下一代交換機的前置面板密度提升一倍，打造面向適配器和機架內(nèi)應(yīng)用的200G直連銅纜(DACs)和50G分支光纜;硅光子收發(fā)器可覆蓋2公里范圍內(nèi)的所有數(shù)據(jù)中心。”

　　Mellanox計劃推出50Gb/s和200Gb/s直連銅纜(DACs);分流銅纜(QSFP56轉(zhuǎn)4x SFP56);基于硅光子技術(shù)、長度200米的有源光纜(AOCs);以及傳輸距離可達2公里的硅光電收發(fā)器。此外，Mellanox的200Gb/s電纜和收發(fā)器系列產(chǎn)品還將無縫兼容前幾代40Gb/s和100Gb/s網(wǎng)絡(luò)。

　　4、Sicoya開發(fā)出微小硅光子調(diào)制器

　　Sicoya開發(fā)出一款微小的硅光子調(diào)制器，以用于設(shè)計芯片到芯片光接口。這家德國初創(chuàng)公司認為這種光芯片 -- 它稱之為應(yīng)用專用光子集成電路(Application-specific photonic integrated circuits，或ASPIC)-- 首先將是數(shù)據(jù)中心中服務(wù)器，然后是交換機和路由器所需要的。

　　Sicoya的CEO Sven Otte表示，硅光子開發(fā)商的一個共同目標是將光學與處理器結(jié)合，但目前該行業(yè)還未實現(xiàn)這個目標。“兩者是不同的芯片技術(shù)，而且它們并不一定是兼容的，”他表示。“相反，我們希望ASPIC非?？拷幚砥骰蛏踔凉餐庋b在一個系統(tǒng)級封裝設(shè)計中。”

　　Sicoya目前正與德國高性能微電子研究所(IHP)合作開發(fā)其技術(shù)，并且聲稱其調(diào)制器已經(jīng)成功在25G和50G速率下演示。不過這家初創(chuàng)公司未透露其ASPIC設(shè)計的細節(jié)，也未表示何時推出第一款產(chǎn)品。

　　5、MACOM發(fā)布全新芯片 可將激光器集成在硅光子集成電路

　　領(lǐng)先的高性能射頻、微波、毫米波及光子半導體供應(yīng)商M/A-COM Technology Solutions Inc.于3月10日發(fā)布其全新的MAOP-L284CN芯片，將激光器集成在硅光子集成電路(L-PIC™)中，實現(xiàn)100GCWDM4和CLR4傳輸解決方案。

　　為滿足數(shù)據(jù)通訊在視頻和移動驅(qū)動下的爆發(fā)式增長，各大互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容提供商如Amazon、Microsoft、Google、Facebook正在建造超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心，為此需要功率效率更高、體積更小、成本更具優(yōu)勢的高速互聯(lián)解決方案。MACOM采用專有的自對準工藝(SAEFT™)，配之高耦合效率，將蝕刻面技術(shù)(EFT)激光器附加到硅光子集成電路中，為用戶提供削減生產(chǎn)成本下保證功率效率的解決方案。

　　MACOM的MAOP-L284CN包括四個高帶寬Mach-Zehnder調(diào)制器，與四個激光器(1270、1290、1310及1330 nm)和一個CWDM多路復用器集成在一起，每個信道支持高達28 Gb/s。L-PIC™工作在標準的單模光纖上，并集成tap檢測器用作光纖對準、系統(tǒng)初始化以及閉環(huán)控制等功能。單根光纖對準該4.1 x 6.5 mm裸片的輸出邊緣耦合器是將該設(shè)備在QSFP28收發(fā)器應(yīng)用中實現(xiàn)的唯一的光學要求。MACOM也提供集成了CDR的MASC-37053A調(diào)制器驅(qū)動器，與L-PIC™匹配合作實現(xiàn)更加優(yōu)化的性能和功耗。

　　MACOM高速網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略副總裁Vivek Rajgarhia表示：“硅基光子集成電路(PIC)使調(diào)制器和多路復用器等光學設(shè)備集成到單個芯片成為可能。我們相信MACOM的L-PIC™解決了激光器高產(chǎn)出、高耦合效率的對準硅光子集成電路的主要挑戰(zhàn)，使采用硅光子集成電路在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部實現(xiàn)高速光互聯(lián)成為現(xiàn)實。”

　　6、Phoenix Software攜手Sandia 共同研發(fā)硅光子ICs

　　光子設(shè)計自動化公司Phoenix Software日前宣布與美國美國桑迪亞國家實驗室(Sandia)合作，共同為桑迪亞國家實驗室硅光子制造工藝開發(fā)出一款光子工藝設(shè)計包(PDK)。

　　雙方的合作直接解決了美國國防部在2015年7月設(shè)立的“制造技術(shù)項目”提出的難題。美國國防部在2015年7月建立了光子AIM(American Institute for Manufacturing)旨在美國開發(fā)出“終端到終端集成光子生態(tài)系統(tǒng)”。

　　Phoenix Software公司的光子設(shè)計套件以及桑迪亞國家實驗室代工服務(wù)的結(jié)合旨在推動集成光子領(lǐng)域光子設(shè)計的進一步創(chuàng)新。

　　硅光子極有可能成為生產(chǎn)光子集成電路的經(jīng)濟有效的先進的技術(shù)，從而解決包括高性能光纖網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心連接、信號處理、以及生物和化學傳感等在內(nèi)的應(yīng)用難題。

　　7、英國研究人員展示直接生長在硅襯底上的第一束實用性激光

　　一組來自英國的研究人員，包括卡迪夫大學學者，展示了直接生長在硅襯底上的第一束實用性激光。

　　硅是制造電子器件最廣泛應(yīng)用的材料，它被用來制造半導體。半導體幾乎已被嵌入到我們?nèi)粘Ｉ钪杏玫降拿總€設(shè)備和技術(shù)部件，從智能手機、電腦到衛(wèi)星通信和GPS。電子器件不斷地在變得更快、更有效也更復雜，因此也對潛在技術(shù)提出了額外的要求。

　　研究者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在計算機芯片和系統(tǒng)之間使用傳統(tǒng)的電氣互聯(lián)越來越難滿足這些要求，也因此轉(zhuǎn)向?qū)⒐庖暈橐环N有潛力的超高速連接媒質(zhì)。

　　盡管將半導體激光(一種理想光源)和硅聯(lián)合起來很困難，但是英國團隊已經(jīng)克服了這些難題并首次成功地將激光直接生長在硅襯底上。

　　此次生長實驗的負責人劉慧云教授解釋說，實驗表明波長為1300nm的激光能夠在高達120°C的溫度下使用長達十萬個小時。

　　物理與天文學院的皮特教授說：“實現(xiàn)基于硅襯底的電泵浦式激光是向硅光子學邁出的基本一步。”

　　這一步的精確結(jié)果用來預測整個硅光子學是不可能的，但是它將明顯地轉(zhuǎn)變計算和數(shù)字經(jīng)濟、通過病號監(jiān)控徹底變革醫(yī)療并為能源效率提供一個階躍性變化。

　　我們的突破是非常及時的，因為它形成了卡迪夫大學復合半導體學院和擁有復合半導體專家IQE的大學合資企業(yè)的主要活動之一的基礎(chǔ)。

　　倫敦大學學院光子學團隊負責人Professor Alwyn教授說：“我們開發(fā)的技術(shù)讓我們意識到硅光子學的圣杯——一種直接集成在硅襯底上的高效的、可靠的電驅(qū)動半導體激光器。我們未來的工作將瞄準到將這些激光與波導集成，并驅(qū)動電子學以形成光子學與硅電子集成的綜合技術(shù)。”