140ATI03000
140ATI03000
140ATI03000
140ATI03000
目前，傳統(tǒng)光模塊主要利用III－V族半導(dǎo)體芯片、電路芯片、光學(xué)組件等器件封裝而成，本質(zhì)上屬于“電互聯(lián)”范疇。隨著晶體管加工尺寸逐漸縮小，電互聯(lián)將逐漸面臨傳輸瓶頸。
目前，對(duì)于傳統(tǒng)的三五族半導(dǎo)體光芯片，25Gbps已接近傳輸速率的瓶頸，進(jìn)一步提升速率需要采用PAM4等技術(shù)。
隨著高速光模塊在數(shù)據(jù)中心的大量運(yùn)用，傳統(tǒng)III－V族半導(dǎo)體的光芯片將面臨并行傳輸、三五族磊晶成本高昂等問題。
在此背景下，硅光子技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，成為III－V族半導(dǎo)體之外的一大選擇。
3
技術(shù)：超高精度＋速度＋市場的硅光子
硅光子是一種令人振奮的技術(shù)，是基于硅和硅基襯底材料（如 SiGe／Si、SOI 等），利用現(xiàn)有 CMOS 工藝進(jìn)行光器件開發(fā)和集成的新一代技術(shù)，結(jié)合了集成電路技術(shù)的超大規(guī)模、超高精度制造的特性和光子技術(shù)超高速率、超低功耗的優(yōu)勢，是應(yīng)對(duì)摩爾定律失效的顛覆性技術(shù)。這種組合得力于半導(dǎo)體晶圓制造的可擴(kuò)展性，因而能夠降低成本。
硅光子架構(gòu)主要由硅基激光器、硅基光電集成芯片、主動(dòng)光學(xué)組件和光纖封裝完成，使用該技術(shù)的芯片中，電流從計(jì)算核心流出，到轉(zhuǎn)換模塊通過光電效應(yīng)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)發(fā)射到電路板上鋪設(shè)的超細(xì)光纖，到另一塊芯片后再轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
硅光子（SiP）實(shí)現(xiàn)廉價(jià)且規(guī)模生產(chǎn)的光連接，從根本上改變光器件和模塊行業(yè)
140ATI03000
140ATI03000
140ATI03000
未來三五年內(nèi)，這種情況還不會(huì)發(fā)生，但硅光子技術(shù)可能在下個(gè)十年證明它是破壞性。
基于硅光子的光連接與電子ASIC、光開關(guān)，或者（可能）新的量子計(jì)算設(shè)備的集成，將打開一個(gè)廣闊的創(chuàng)新前沿。
4
發(fā)展：硅光子芯片將呈現(xiàn)式成長
光子芯片主要是將無數(shù)個(gè)光學(xué)系統(tǒng)整合在芯片上，就如同現(xiàn)今的半導(dǎo)體芯片，但將利用超微透鏡取代電晶體并以光子來進(jìn)行運(yùn)算。光子芯片與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體芯片相比，具有更高的運(yùn)算效率以及訊息傳輸量，也兼具耗能低、運(yùn)行過程中產(chǎn)生較少的熱，所以無須復(fù)雜的散熱設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，因此被認(rèn)為在未來可延續(xù)摩爾定律，傳承舊有硅芯片的發(fā)展。
在眾多光子技術(shù)中，硅光子及其相關(guān)技術(shù)憑借其使用成本較低的硅與硅基襯底材料，并結(jié)合既有且技術(shù)成熟的CMOS技術(shù)，使其極其受到青睞，自2015年IBM公司研制硅光學(xué)芯片后，使該技術(shù)呈現(xiàn)爆發(fā)式的成長，并使該技術(shù)自實(shí)驗(yàn)室走入市場，吸引微軟、亞馬遜及等公司的青睞，因?yàn)檫@些公司的數(shù)據(jù)中心常在云端資料連結(jié)并處理巨量的資料時(shí)，受限于傳統(tǒng)的銅線以及低速光纖的傳輸量，造成運(yùn)行效率低落。
預(yù)計(jì)到2022年，硅光子光收發(fā)器市場將超20億美元，在全球光收發(fā)器市場中占比超20％。從出貨量來看，到2022年，硅光子光收發(fā)器在總光收發(fā)器出貨量中的占比將不到2．5％。這些產(chǎn)品中的大多數(shù)將是高端產(chǎn)品－－100G或以上速率，因此定價(jià)也相對(duì)較高。
