差不多在10年前,包括Intel、IBM等厂商就发表过应用于光学组件的基础硅光子(silicon photonics)功能区块──包括调变器(modulator)与探测器(detector)──性能纪录;现在已经有公司开始推出复杂的硅光子IC产品。

笔者在2014年底着手撰写《硅光子:点燃下一波信息革命(Silicon Photonics: Fueling the Next Information Revolution)》一书时,业界首度迎接硅光子技术的狂热兴奋已经被产业实用主义所替代;厂商们意识到,在将该技术推向市场之前还有很多挑战有待克服。

那些挑战不只是与技术相关,还与业务经营有关,例如定义市场、降低成本以及判定该技术将在何处发挥作用;硅光子与磷化铟(indium phosphide)与砷化镓(gallium arsenide)相互竞争,而后两者是已经被应用于光学组件产业的成熟技术。

我们在2016年完成了上述新书,这也是硅光子技术进展顺利的一年;网通设备制造商Ciena与Juniper Networks进行了一些收购,也将硅光子技术知识纳入掌中──Ciena是以3,200万美元收购了加拿大电信设备业者Teraxion的硅光子部门,Juniper则是以1.65亿美元收购新创公司Aurrion。

同样在2016年,生产以硅光子IC为基础之长距离传输应用同调收发器(coherent transceiver)的厂商Acacia Communications成功股票上市;大厂Intel则发表了十年实验室研发的结晶──首款100-gigabit收发器。

此外新创公司Rockley Photonics、Ayar Labs与Sicoya,则是随着它们的首款产品即将问世而更受到瞩目;还有就在上个月,私人公司Elenion Technologies自己跳出来宣布该公司已经营运超过两年,并推出了光学引擎产品。

芯片设计业者需要开始关注硅光子技术;高阶芯片开发商可能会认为他们已经在新一代IC的设计上取得不错进展,不需要硅光子技术,但这种情形不会持续太久。

随着摩尔定律(Moore’s law)即将走到尽头,设计与系统的微缩变得更具挑战,硅光子技术将会是能让芯片继续微缩的关键技术;其形式包括能在芯片上取得或馈入数据的光学互连,或是为复杂的2.5D、3D封装芯片提供性能更佳的裸晶互连方法。

在2016年,Broadcom发表了传输速率达6.4Tbit/second的Tomahawk II交换器芯片;该芯片配备25Gbps串行解串器(serdes);到2020年,交换器芯片预期会进展两个世代,先支持12.8Tbits/s、然后是25.6Tbits/s的速率。

12.8Tbits/s芯片能利用PAM-4调变实现50Gbits/s串行解串器,但如果数据得被移入/移出芯片并跨越电路板,应该就会需要25.6Tbits/s光学接口;而届时将会是硅光子技术的关键拐点。

现在,芯片与光学零组件的设计是两个不同的世界,但半导体与光学技术领域正在合并,一旦有所改变,速度将会非常快;芯片产业将开始推动硅光子技术──Telecom Infra Project (TIP)项目就是一个芯片与光学技术领域正在整合的案例。

TIP这个项目是由Facebook与十家电信业者共同发起,首场高峰会在去年11月举行,并发表了Voyager封包光学(packet-optical)交换器平台;该交换器内含Broadcom的Tomahawk系列3.2Tbits/s交换芯片,以及两颗Acacia 400-gigabit同调光学收发器。

藉由Tomahawk芯片与同调光学收发器,Voyager成为信息与电信领域合并的一个显著案例;但还有更微妙的发展是,Voyager展现了光学组件与ULSI交换芯片如何共同合作。如前面所述,未来交换器芯片交会是最早采用硅光子技术;Voyager显然是一个实现未来电-光技术整合的平台。

编译:Judith Cheng

本文授权编译自EE Times,版权所有,谢绝转载

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