硅光子對(duì)于光通信意義及最新進(jìn)展

        硅光子的反對(duì)者也許會(huì)說(shuō)取代電信和數(shù)據(jù)中心的技術(shù)現(xiàn)象所產(chǎn)生的威脅甚小；從某種程度上來(lái)看，他們是對(duì)的。

　　但是這并不能說(shuō)明在硅光子領(lǐng)域沒(méi)有進(jìn)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(jìn)步的表現(xiàn)。硅光子組件還應(yīng)用在愛(ài)立信HDS8000系統(tǒng)中。

　　盡管人們對(duì)該技術(shù)熱情無(wú)限，但是卻還未成為現(xiàn)實(shí)。許多公司比以往任何時(shí)候都希望能將這些技術(shù)變成現(xiàn)實(shí)，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(jià)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(xué)技術(shù)的更低成本替代品；但是在他們的價(jià)格下跌之前，是不會(huì)出現(xiàn)大量訂單的。這是一個(gè)雞生蛋、蛋生雞的問(wèn)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(chǎng)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(jí)增長(zhǎng)；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(yīng)用將得益于大規(guī)模需求導(dǎo)致的成本降低；但反之則不然。
　　網(wǎng)絡(luò)規(guī)模公司（用來(lái)定義類(lèi)似Facebook、Google、Microsoft等公司的術(shù)語(yǔ)）正饒有興致的將硅光子當(dāng)做降低互聯(lián)產(chǎn)品（在單個(gè)數(shù)據(jù)中心里，收發(fā)器數(shù)量能多達(dá)10萬(wàn)個(gè)）資本支出的途徑。

　　在一些應(yīng)用中，尤其是那些需要高帶寬的應(yīng)用中，收發(fā)器可能被嵌入式光學(xué)引擎取代。這些光學(xué)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(hào)從電轉(zhuǎn)換為光域，并將其發(fā)送到下一個(gè)處理節(jié)點(diǎn)。光學(xué)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(shè)備能成功發(fā)揮作用的一個(gè)領(lǐng)域。

　　包裝

　　一個(gè)經(jīng)常被大家低估的問(wèn)題就是，收發(fā)器或者IC成本的很大一部分來(lái)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(shè)計(jì)一款使用金盒包裝的廉價(jià)電路往往會(huì)違背其本意。

　　生態(tài)環(huán)境

　　已經(jīng)有越來(lái)越多的硅制造廠能提供更多的硅光子服務(wù)；對(duì)PDK也開(kāi)展了很多工作以便促進(jìn)電路的研發(fā)；還有支持設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)公司等。

　　盡管在這一方面的進(jìn)展非常快，允許更多訪問(wèn)硅制造廠也變得非常重要。通過(guò)多項(xiàng)目晶片（multi-project wafer）驗(yàn)證想法并以合理的成本構(gòu)建測(cè)試芯片相對(duì)也較容易。制造硅光子事實(shí)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(diǎn)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(jià)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(dāng)芯片擁有嵌入式接口（光學(xué)組件嵌入芯片內(nèi)部）時(shí)，硅光子就真正變成了規(guī)則改變者。當(dāng)這一切發(fā)生時(shí)，許多競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)將會(huì)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(yīng)用，在開(kāi)發(fā)硅光子傳感器進(jìn)行化學(xué)、細(xì)胞以及DNA分析等方面的應(yīng)用也越來(lái)越多。市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了使用硅光子傳感器進(jìn)行分子研究的商用產(chǎn)品。

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

　　硅光子的未來(lái)會(huì)更加美好。當(dāng)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(yīng)用階段，假以時(shí)日我們將看到其真正潛能。