爆發(fā)前的靜默：2016年來(lái)硅光子領(lǐng)域最新進(jìn)展

　　Iccsz訊  據(jù)了解，硅光子技術(shù)是基于硅材料，利用現(xiàn)有CMOS工藝進(jìn)行光器件的開(kāi)發(fā)和集成的新一代技術(shù)，在光通信，數(shù)據(jù)中心，超級(jí)計(jì)算以及生物，國(guó)防，AR/VR 技術(shù)，智能汽車與無(wú)人機(jī)等許多領(lǐng)域?qū)缪輼O其關(guān)鍵的角色。美歐等國(guó)在硅光子領(lǐng)域已經(jīng)有十多年的投入和積累，并業(yè)已形成了產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。LightCounting的測(cè)，僅硅光子在光通信領(lǐng)域的產(chǎn)品市場(chǎng)五年內(nèi)就將達(dá)到10億美元以上。未來(lái)一二十年內(nèi)，硅光子技術(shù)的市場(chǎng)更將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這一數(shù)字。有專家認(rèn)為，現(xiàn)在市場(chǎng)上雖然硅光子的商用產(chǎn)品還不多，但是很可能廠商只是在等待別人先發(fā)布或是在評(píng)估不同的技術(shù)?，F(xiàn)在只是爆發(fā)前的靜默期。以下為2016年以來(lái)，硅光子領(lǐng)域的一些進(jìn)展情況：

　　1、Ciena收購(gòu)TeraXion磷化銦和硅光子資產(chǎn)

　　2016年1月，Ciena公司和私有企業(yè)TeraXion表示雙方已經(jīng)達(dá)成了一項(xiàng)協(xié)議，即Ciena將收購(gòu)這家加拿大公司的高速電子元器件(High-Speed Photonics Components，HSPC)資產(chǎn)。Ciena將支付大約4660萬(wàn)加元(約3200萬(wàn)美元)收購(gòu)以下資產(chǎn)，包括磷化銦和硅光子技術(shù)以及潛在的知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)。

　　TeraXion在光網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)最初是以其可調(diào)色散補(bǔ)償器聞名。2013年，TeraXion通過(guò)收購(gòu)COGO Optronics的調(diào)制器資產(chǎn)跨足相干接收機(jī)和調(diào)制器領(lǐng)域。在該領(lǐng)域，TeraXion開(kāi)發(fā)出400Gbps應(yīng)用的磷化銦調(diào)制器。TeraXion還開(kāi)始發(fā)展硅光子;在ECOC2015展會(huì)上，該公司發(fā)表了一篇論文，表示它正在開(kāi)發(fā)一款基于硅光子的針對(duì)PAM4傳輸?shù)恼{(diào)制器。

　　對(duì)于這些模塊，Ciena未透露是否有所規(guī)劃。Ciena發(fā)言人Nicole Anderson在回復(fù)Lightwave的一封郵件咨詢時(shí)表示：“對(duì)于如何應(yīng)用我們收購(gòu)的這些資產(chǎn)，目前還沒(méi)有細(xì)節(jié)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這是一次戰(zhàn)略性收購(gòu)，是為了更好的掌控我們的WaveLogic芯片組，增強(qiáng)我們?cè)谡{(diào)制格式能力方面的靈活性，以便公司繼續(xù)展示從數(shù)據(jù)中心互連到跨太平洋海底鏈接等全方位應(yīng)用方面的領(lǐng)先的性價(jià)比。”

　　與此同時(shí)，TeraXion總裁兼CEO Alain-Jacques Simard表示，出售HSPC資產(chǎn)只是讓公司變回一家在色散補(bǔ)償和各種濾波技術(shù)方面的專業(yè)公司。公司還將在光纖激光器和光傳感應(yīng)用方面保持活躍。

　　2、NeoPhotonics推出硅光子QSFP28光模塊激光器

　　光學(xué)組件和模塊供應(yīng)商N(yùn)eoPotonics宣布，推出了基于硅光子QSFP28組件的1310納米和1550納米大功率激光器以及激光器陣列。

　　NeoPotonics表示，該非制冷激光器和陣列將應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心光收發(fā)器。包括基于各種多源協(xié)議(MSAs)的光模塊，例如CWDM4、CLR4以及PSM-4等。每種多源協(xié)議(MSAs)都需要磷化銦DFB激光器的支持。

　　該激光器支持的功率為40mW至60mW，溫度范圍也較廣。

　　NeoPotonics表示已經(jīng)與全球服務(wù)器和存儲(chǔ)端到端連接解決方案的領(lǐng)先供應(yīng)商Mellanox Technologies合作，共同開(kāi)發(fā)能通過(guò)倒裝芯片技術(shù)粘合至Mellanox公司光學(xué)引擎的激光器陣列。最終研發(fā)出了一款高容量、低成本電子式100G PSM4光模塊組件。

　　3、Mellanox發(fā)布首個(gè)200Gb/s硅光子設(shè)備

　　世界領(lǐng)先的高性能計(jì)算、數(shù)據(jù)中心端到端互連方案提供商Mellanox在OFC 2016 (美國(guó)光纖通訊展覽會(huì))上展示了全新的50Gb/s硅光子調(diào)制器和探測(cè)器。它們是Mellanox LinkX系列200Gb/s和400Gb/s電纜和收發(fā)器中的關(guān)鍵組件。本次展示的突破性成果對(duì)于InfiniBand和以太網(wǎng)互連基礎(chǔ)設(shè)施具有里程碑意義，讓端到端的HDR 200Gb/s解決方案成為可能。

　　Mellanox公司商務(wù)拓展和互連產(chǎn)品部執(zhí)行副總裁Amir Prescher表示：“硅光子技術(shù)是200Gb/s InfiniBand和以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的使能技術(shù)。QSFP56模塊可將下一代交換機(jī)的前置面板密度提升一倍，打造面向適配器和機(jī)架內(nèi)應(yīng)用的200G直連銅纜(DACs)和50G分支光纜;硅光子收發(fā)器可覆蓋2公里范圍內(nèi)的所有數(shù)據(jù)中心。”

　　Mellanox計(jì)劃推出50Gb/s和200Gb/s直連銅纜(DACs);分流銅纜(QSFP56轉(zhuǎn)4x SFP56);基于硅光子技術(shù)、長(zhǎng)度200米的有源光纜(AOCs);以及傳輸距離可達(dá)2公里的硅光電收發(fā)器。此外，Mellanox的200Gb/s電纜和收發(fā)器系列產(chǎn)品還將無(wú)縫兼容前幾代40Gb/s和100Gb/s網(wǎng)絡(luò)。

　　4、Sicoya開(kāi)發(fā)出微小硅光子調(diào)制器

　　Sicoya開(kāi)發(fā)出一款微小的硅光子調(diào)制器，以用于設(shè)計(jì)芯片到芯片光接口。這家德國(guó)初創(chuàng)公司認(rèn)為這種光芯片 -- 它稱之為應(yīng)用專用光子集成電路(Application-specific photonic integrated circuits，或ASPIC)-- 首先將是數(shù)據(jù)中心中服務(wù)器，然后是交換機(jī)和路由器所需要的。

　　Sicoya的CEO Sven Otte表示，硅光子開(kāi)發(fā)商的一個(gè)共同目標(biāo)是將光學(xué)與處理器結(jié)合，但目前該行業(yè)還未實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。“兩者是不同的芯片技術(shù)，而且它們并不一定是兼容的，”他表示。“相反，我們希望ASPIC非常靠近處理器或甚至共同封裝在一個(gè)系統(tǒng)級(jí)封裝設(shè)計(jì)中。”

　　Sicoya目前正與德國(guó)高性能微電子研究所(IHP)合作開(kāi)發(fā)其技術(shù)，并且聲稱其調(diào)制器已經(jīng)成功在25G和50G速率下演示。不過(guò)這家初創(chuàng)公司未透露其ASPIC設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，也未表示何時(shí)推出第一款產(chǎn)品。

　　5、MACOM發(fā)布全新芯片 可將激光器集成在硅光子集成電路

　　領(lǐng)先的高性能射頻、微波、毫米波及光子半導(dǎo)體供應(yīng)商M/A-COM Technology Solutions Inc.于3月10日發(fā)布其全新的MAOP-L284CN芯片，將激光器集成在硅光子集成電路(L-PIC™)中，實(shí)現(xiàn)100GCWDM4和CLR4傳輸解決方案。

　　為滿足數(shù)據(jù)通訊在視頻和移動(dòng)驅(qū)動(dòng)下的爆發(fā)式增長(zhǎng)，各大互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容提供商如Amazon、Microsoft、Google、Facebook正在建造超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心，為此需要功率效率更高、體積更小、成本更具優(yōu)勢(shì)的高速互聯(lián)解決方案。MACOM采用專有的自對(duì)準(zhǔn)工藝(SAEFT™)，配之高耦合效率，將蝕刻面技術(shù)(EFT)激光器附加到硅光子集成電路中，為用戶提供削減生產(chǎn)成本下保證功率效率的解決方案。

　　MACOM的MAOP-L284CN包括四個(gè)高帶寬Mach-Zehnder調(diào)制器，與四個(gè)激光器(1270、1290、1310及1330 nm)和一個(gè)CWDM多路復(fù)用器集成在一起，每個(gè)信道支持高達(dá)28 Gb/s。L-PIC™工作在標(biāo)準(zhǔn)的單模光纖上，并集成tap檢測(cè)器用作光纖對(duì)準(zhǔn)、系統(tǒng)初始化以及閉環(huán)控制等功能。單根光纖對(duì)準(zhǔn)該4.1 x 6.5 mm裸片的輸出邊緣耦合器是將該設(shè)備在QSFP28收發(fā)器應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)的唯一的光學(xué)要求。MACOM也提供集成了CDR的MASC-37053A調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器，與L-PIC™匹配合作實(shí)現(xiàn)更加優(yōu)化的性能和功耗。

　　MACOM高速網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略副總裁Vivek Rajgarhia表示：“硅基光子集成電路(PIC)使調(diào)制器和多路復(fù)用器等光學(xué)設(shè)備集成到單個(gè)芯片成為可能。我們相信MACOM的L-PIC™解決了激光器高產(chǎn)出、高耦合效率的對(duì)準(zhǔn)硅光子集成電路的主要挑戰(zhàn)，使采用硅光子集成電路在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部實(shí)現(xiàn)高速光互聯(lián)成為現(xiàn)實(shí)。”

　　6、Phoenix Software攜手Sandia 共同研發(fā)硅光子ICs

　　光子設(shè)計(jì)自動(dòng)化公司Phoenix Software日前宣布與美國(guó)美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Sandia)合作，共同為桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室硅光子制造工藝開(kāi)發(fā)出一款光子工藝設(shè)計(jì)包(PDK)。

　　雙方的合作直接解決了美國(guó)國(guó)防部在2015年7月設(shè)立的“制造技術(shù)項(xiàng)目”提出的難題。美國(guó)國(guó)防部在2015年7月建立了光子AIM(American Institute for Manufacturing)旨在美國(guó)開(kāi)發(fā)出“終端到終端集成光子生態(tài)系統(tǒng)”。

　　Phoenix Software公司的光子設(shè)計(jì)套件以及桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室代工服務(wù)的結(jié)合旨在推動(dòng)集成光子領(lǐng)域光子設(shè)計(jì)的進(jìn)一步創(chuàng)新。

　　硅光子極有可能成為生產(chǎn)光子集成電路的經(jīng)濟(jì)有效的先進(jìn)的技術(shù)，從而解決包括高性能光纖網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心連接、信號(hào)處理、以及生物和化學(xué)傳感等在內(nèi)的應(yīng)用難題。

　　7、英國(guó)研究人員展示直接生長(zhǎng)在硅襯底上的第一束實(shí)用性激光

　　一組來(lái)自英國(guó)的研究人員，包括卡迪夫大學(xué)學(xué)者，展示了直接生長(zhǎng)在硅襯底上的第一束實(shí)用性激光。

　　硅是制造電子器件最廣泛應(yīng)用的材料，它被用來(lái)制造半導(dǎo)體。半導(dǎo)體幾乎已被嵌入到我們?nèi)粘Ｉ钪杏玫降拿總€(gè)設(shè)備和技術(shù)部件，從智能手機(jī)、電腦到衛(wèi)星通信和GPS。電子器件不斷地在變得更快、更有效也更復(fù)雜，因此也對(duì)潛在技術(shù)提出了額外的要求。

　　研究者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在計(jì)算機(jī)芯片和系統(tǒng)之間使用傳統(tǒng)的電氣互聯(lián)越來(lái)越難滿足這些要求，也因此轉(zhuǎn)向?qū)⒐庖暈橐环N有潛力的超高速連接媒質(zhì)。

　　盡管將半導(dǎo)體激光(一種理想光源)和硅聯(lián)合起來(lái)很困難，但是英國(guó)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)克服了這些難題并首次成功地將激光直接生長(zhǎng)在硅襯底上。

　　此次生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)的負(fù)責(zé)人劉慧云教授解釋說(shuō)，實(shí)驗(yàn)表明波長(zhǎng)為1300nm的激光能夠在高達(dá)120°C的溫度下使用長(zhǎng)達(dá)十萬(wàn)個(gè)小時(shí)。

　　物理與天文學(xué)院的皮特教授說(shuō)：“實(shí)現(xiàn)基于硅襯底的電泵浦式激光是向硅光子學(xué)邁出的基本一步。”

　　這一步的精確結(jié)果用來(lái)預(yù)測(cè)整個(gè)硅光子學(xué)是不可能的，但是它將明顯地轉(zhuǎn)變計(jì)算和數(shù)字經(jīng)濟(jì)、通過(guò)病號(hào)監(jiān)控徹底變革醫(yī)療并為能源效率提供一個(gè)階躍性變化。

　　我們的突破是非常及時(shí)的，因?yàn)樗纬闪丝ǖ戏虼髮W(xué)復(fù)合半導(dǎo)體學(xué)院和擁有復(fù)合半導(dǎo)體專家IQE的大學(xué)合資企業(yè)的主要活動(dòng)之一的基礎(chǔ)。

　　倫敦大學(xué)學(xué)院光子學(xué)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Professor Alwyn教授說(shuō)：“我們開(kāi)發(fā)的技術(shù)讓我們意識(shí)到硅光子學(xué)的圣杯——一種直接集成在硅襯底上的高效的、可靠的電驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器。我們未來(lái)的工作將瞄準(zhǔn)到將這些激光與波導(dǎo)集成，并驅(qū)動(dòng)電子學(xué)以形成光子學(xué)與硅電子集成的綜合技術(shù)。”