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硅光子对于光通信意义及最新进展

发布时间:2019-08-15 19:48:08

  硅光子的反对者也许会说取代电信和的技术现象所产生的威胁甚小;从某种程度上来看,他们是对的。

  但是这并不能说明在硅光子领域没有进展:思科CPAK、Luxtera/Molex、STMicroelectronics Q28激光器模块、 PSM4等都是该领域技术进步的表现。硅光子组件还应用在HDS8000系统中。

  尽管人们对该技术热情无限,但是却还未成为现实。许多公司比以往任何时候都希望能将这些技术变成现实,但是这并非易事。硅光子要真正成为主流技术,首先要克服一些困难:

  价格

  首先,如果大量部署该技术,那么硅光子则要变成更成熟光学技术的更低成本替代品;但是在他们的价格下跌之前,是不会出现大量订单的。这是一个鸡生蛋、蛋生鸡的问题。

  到目前为止,互联行业唯一能容纳如此大量的硅光子的是数据中心。根据相关市场调查结果显示,数据中心部署的光模块数量呈指数级增长;至2020年,全球生产的的50%将安装在数据中心。

  如果硅光子能够征服数据中心,更多传统电信应用将得益于大规模需求导致的成本降低;但反之则不然。

  络规模公司(用来定义类似Facebook、Google、Microsoft等公司的术语)正饶有兴致的将硅光子当做降低互联产品(在单个数据中心里,收发器数量能多达10万个)资本支出的途径。

  在一些应用中,尤其是那些需要高带宽的应用中,收发器可能被嵌入式光学引擎取代。这些光学部件直接安装在电路板上,靠近微处理器或数据处理,然后将信号从电转换为光域,并将其发送到下一个处理节点。光学引擎在提供带块密度模式中发挥重要作用。这是硅光子设备能成功发挥作用的一个领域。

  包装

  一个经常被大家低估的问题就是,收发器或者IC成本的很大一部分来自其包装。硅光子传统上需要昂贵的非气密封以确保其性能。设计一款使用金盒包装的廉价电路往往会违背其本意。

  生态环境

  已经有越来越多的硅制造厂能提供更多的硅光子服务;对PDK也开展了很多工作以便促进电路的研发;还有支持设计流程的软件工具以及能支持缺乏内部必要技术的公司的设计公司等。

  尽管在这一方面的进展非常快,允许更多访问硅制造厂也变得非常重要。通过多项目晶片(multi-project wafer)验证想法并以合理的成本构建测试芯片相对也较容易。制造硅光子事实上并不需要最新一代非常昂贵的工艺;现在可以以合理的成本在 0nm节点成功制作。

  鉴于此,硅光子真正工作的意义又在哪里呢?我们不要忘记硅光子的最终阶段并不仅仅是制造廉价收发器或者光引擎的技术;硅光子需要克服更多障碍,而其他已经存在的更加成熟的技术可以很容易客服这些困难。

  当芯片拥有嵌入式接口(光学组件嵌入芯片内部)时,硅光子就真正变成了规则改变者。当这一切发生时,许多竞争技术将会从制作工艺中慢慢退去。

  除了在通信和数据通信方面的应用,在开发硅光子传感器进行化学、细胞以及DNA分析等方面的应用也越来越多。市场上已经出现了使用硅光子传感器进行分子研究的商用产品。

  研究人员已经开始寻找硅光子以外的应用,并开拓出一种全新的叫做“表面等离子体光子学(Plasmonics)”的领域,信息可以通过光在特定条件下撞击金属表面形成的波进行传播。

  硅光子的未来会更加美好。当前的研究只是将硅光子从起步阶段发展到更加令人兴奋的应用阶段,假以时日我们将看到其真正潜能。(文/Oscar译)

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