硅光子技術(shù)全面普及：體驗硅發(fā)光技術(shù)的進(jìn)展（一）

關(guān)于在硅晶圓上實(shí)現光傳輸的“硅光子”技術(shù)，其實(shí)用化和研發(fā)的推進(jìn)速度都超過(guò)了預期。其中，日本的進(jìn)展尤其顯著(zhù)。日本在高密度集成技術(shù)和調制器等的小型化方面世界領(lǐng)先，在CMOS兼容發(fā)光技術(shù)和光子結晶的開(kāi)發(fā)方面的成果也震撼全球。硅光子技術(shù)的應用范圍有望從目前的主要用途——電路板間的數據傳輸擴大到芯片間和芯片內的傳輸。預計這方面的應用將在2020年前后實(shí)現實(shí)用化。

　　“硅光子”已經(jīng)進(jìn)入全面普及階段。利用該技術(shù)，各種光傳輸元件的大部分都可以通過(guò)CMOS技術(shù)集成到硅芯片上注1）。

　　注1）目前只有光源還需利用化合物半導體激光元件。

　　硅光子技術(shù)目前的主要用途是嵌在有源光纜（Active Optical Cable，AOC）*中的光收發(fā)器IC（圖1）。AOC在超級計算機、數據中心以及通信運營(yíng)商的傳輸裝置領(lǐng)域的應用迅速擴大，是用于板卡和設備高速連接的光纜。

　　圖1：光傳輸的應用范圍將從板卡間擴大到芯片間，再到芯片內

　　本圖為最近和不久的將來(lái)的光傳輸導入領(lǐng)域。名為AOC（有源光纜）的服務(wù)器板卡間通信技術(shù)大部分都是利用硅光子技術(shù)的光傳輸。預計今后芯片間傳輸、CPU 內核間以及CPU內核內的全局布線(xiàn)等也將利用光傳輸。（攝影：（a）為美高森美公司（原卓聯(lián)半導體），（b）為L(cháng)uxtera公司，（c）為阿爾特拉）

　　*AOC（Active Optical Cable）＝帶光收發(fā)器模塊的光纜。由于耐久性和可靠性高，在2008年前后，這種光纜在高性能計算機市場(chǎng)上的需求開(kāi)始擴大。調查公司Global Information發(fā)布的數據顯示，2011年AOC的全球銷(xiāo)量為30.5萬(wàn)根，銷(xiāo)售額為7000萬(wàn)美元。該公司預測，2016年的銷(xiāo)量將達到 78.6萬(wàn)根，銷(xiāo)售額將擴大到1.75億美元。

　　硅光子之所以能在A(yíng)OC用光收發(fā)器領(lǐng)域取得這樣的成績(jì)，是因為可以通過(guò)量產(chǎn)大幅降低成本，這與采用CMOS技術(shù)的半導體產(chǎn)品一樣。而以前的AOC采用的是基于化合物半導體的分立元件，價(jià)格較高。

　　以風(fēng)險公司為中心的市場(chǎng)將發(fā)生變化 開(kāi)拓該用途的是美國加州理工學(xué)院成立的風(fēng)險企業(yè)Luxtera，以及同為風(fēng)險企業(yè)的Kotura公司。2008年前后開(kāi)始量產(chǎn)的Luxtera于 2012年2月宣布，“已售出100萬(wàn)個(gè)單位通道傳輸容量為10Gbit/秒的光IC”。Kotura也于2013年2月宣布，“光IC的銷(xiāo)量較上年翻了一番、相當于6萬(wàn)通道/月”。從這些出貨量數據來(lái)看，這兩家公司的產(chǎn)品占了AOC市場(chǎng)的相當大一部分注2）。

　　注2） Luxtera與飛思卡爾半導體和意法半導體開(kāi)展合作，Kotura與甲骨文等企業(yè)在技術(shù)開(kāi)發(fā)和制造方面開(kāi)展合作。

　　不過(guò)，該市場(chǎng)將迎來(lái)巨大的變化。因為思科系統和英特爾等企業(yè)相繼涉足該市場(chǎng)。在今后將形成市場(chǎng)的100Gbit/秒傳輸容量的AOC中，預計硅光子將掌握主導權。

　　思科的動(dòng)作非常迅速。該公司2012年2月斥資2.71億美元收購了風(fēng)險企業(yè)Lightwire，同年10月發(fā)布了基于硅光子技術(shù)的、支持 100Gbit/秒的光收發(fā)器規格“Cisco CPAK”，2013年3月發(fā)布了安裝有該規格光收發(fā)器模塊的傳輸裝置。

　　英特爾也于2013年1月發(fā)布了采用硅光子技術(shù)的AOC，該產(chǎn)品支持臉書(shū)主導的數據中心行業(yè)標準“Open Compute Project”。

　　芯片間光傳輸大勢所趨