硅光芯片

什么是硅光芯片？

硅光芯片是通过标准半导体工艺将硅光材料和器件集成在一起的集成光路，主要由调制器、探测器、无源波导器件等组成，它可以将多种光器件集成在同一硅基衬底上。

硅光芯片是以光子和电子为信息载体的硅基光电子大规模技术集成而诞生，能够大大提高集成芯片的性能，是大数据、人工智能、未来移动通信等新兴产业的基础性支撑技术，可广泛应用于大数据中心、5G、物联网等产业。

简单来说，硅光学技术是在芯片上集成光电转换和传输模块，使芯片间光信号交换成为可能。使用该技术的芯片中，电流从计算核心流出，到转换模块通过光电效应转换为光信号发射到电路板上铺设的超细光纤，到另一块芯片后再转换为电信号。光纤的加入改变了以往铜线传输技术速度慢、能耗大等问题。

   早在8年前，Intel就宣布开发出世界上第一个集成激光器的硅基光电数据联结系统，

不到一秒钟的时间内，就能从iTunes下载一部高清电影，或者是100小时的数字音乐，或1000张高清照片，或者4500万条微博。

去年，Intel宣布生产出两款硅光芯片，分别是硅光100G PSM4与硅光 100G CWDM4，速率同样达到了100Gbps。事实上，早在上世纪七十年代，就有科学家开始在硅基材料上研究光子学。在2000年左右，硅光子技术开始进入商业应用领域，随后在通信、计算等领域得到小范围的应用。此前，也有多家科技巨头曾研发过硅光芯片相关的产品，但大多数没有实现规模应用。

市场规模较小是阻碍硅光芯片发展的一大因素。硅光芯片的应用领域主要集中在数据中心和长距离通信等高端市场。在AI市场爆发之前，这些市场的需求相对有限，这也限制了硅光芯片的发展。外加彼时芯片制程的发展还暂未趋于物理极限，人们热衷于通过缩小芯片制程来提升芯片的性能，而非通过硅光子技术提升芯片性能。这也导致了硅光子在此前的发展不及预期。

台积电此前在硅光芯片领域主推名为COUPE（紧凑型通用光子引擎）的封装技术，其最大的特点是可以降低功耗、提升带宽。另一芯片巨头英特尔也致力于发展硅光芯片技术。英特尔提出光电共封装解决方案使用了密集波分复用（DWDM）技术，能够在增加光子芯片带宽的同时缩小尺寸。

英特尔研究院研发的8个微环调制器和光波导（图片来源：英特尔）

                        （CRC采编）