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)中心的技術現(xiàn)象所產生的威脅甚?。粡哪撤N程度上來看，他們是對的。

　　但是這并不能說明在硅光子領域沒有進展：思科CPAK、Luxtera/Molex有源光纜、STMicroelectronics QSFP28光纖激光器模塊、100G PSM4光模塊等都是該領域技術進步的表現(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變成現(xiàn)實，但是這并非易事。硅光子要真正成為主流技術，首先要克服一些困難：

　　價格

　　首先，如果大量部署該技術，那么硅光子則要變成更成熟光學技術的更低成本替代品；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)相關市場調查結果顯示，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等公司的術語）正饒有興致的將硅光子當做降低互聯(lián)產品（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)揮作用的一個領域。

　　包裝

　　一個經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部必要技術的公司的設計公司等。

　　盡管在這一方面的進展非?？欤试S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；硅光子需要克服更多障礙，而其他已經存在的更加成熟的技術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。市場上已經出現(xiàn)了使用硅光子傳感器進行分子研究的商用產品。

　　研究人員已經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。