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

　　Iccsz訊  據了解，硅光子技術(shù)是基于硅材料，利用現有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，數據中心，超級計算以及生物，國防，AR/VR 技術(shù)，智能汽車(chē)與無(wú)人機等許多領(lǐng)域將扮演極其關(guān)鍵的角色。美歐等國在硅光子領(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。LightCounting的測，僅硅光子在光通信領(lǐng)域的產(chǎn)品市場(chǎng)五年內就將達到10億美元以上。未來(lái)一二十年內，硅光子技術(shù)的市場(chǎng)更將遠遠超過(guò)這一數字。有專(zhuān)家認為，現在市場(chǎng)上雖然硅光子的商用產(chǎn)品還不多，但是很可能廠(chǎng)商只是在等待別人先發(fā)布或是在評估不同的技術(shù)?，F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)達成了一項協(xié)議，即Ciena將收購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)收購以下資產(chǎn)，包括磷化銦和硅光子技術(shù)以及潛在的知識產(chǎn)權(IP)。

　　TeraXion在光網(wǎng)絡(luò )市場(chǎng)最初是以其可調色散補償器聞名。2013年，TeraXion通過(guò)收購COGO Optronics的調制器資產(chǎn)跨足相干接收機和調制器領(lǐng)域。在該領(lǐng)域，TeraXion開(kāi)發(fā)出400Gbps應用的磷化銦調制器。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PAM4傳輸的調制器。

　　對于這些模塊，Ciena未透露是否有所規劃。Ciena發(fā)言人Nicole Anderson在回復Lightwave的一封郵件咨詢(xún)時(shí)表示：“對于如何應用我們收購的這些資產(chǎn)，目前還沒(méi)有細節。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這是一次戰略性收購，是為了更好的掌控我們的WaveLogic芯片組，增強我們在調制格式能力方面的靈活性，以便公司繼續展示從數據中心互連到跨太平洋海底鏈接等全方位應用方面的領(lǐng)先的性?xún)r(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償和各種濾波技術(shù)方面的專(zhuān)業(yè)公司。公司還將在光纖激光器和光傳感應用方面保持活躍。

　　2、NeoPhotonics推出硅光子QSFP28光模塊激光器

　　光學(xué)組件和模塊供應商NeoPotonics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用于數據中心光收發(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)器和存儲端到端連接解決方案的領(lǐng)先供應商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硅光子設備

　　世界領(lǐng)先的高性能計算、數據中心端到端互連方案提供商Mellanox在OFC 2016 (美國光纖通訊展覽會(huì ))上展示了全新的50Gb/s硅光子調制器和探測器。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于InfiniBand和以太網(wǎng)互連基礎設施具有里程碑意義，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的前置面板密度提升一倍，打造面向適配器和機架內應用的200G直連銅纜(DACs)和50G分支光纜;硅光子收發(fā)器可覆蓋2公里范圍內的所有數據中心。”

　　Mellanox計劃推出50Gb/s和200Gb/s直連銅纜(DACs);分流銅纜(QSFP56轉4x SFP56);基于硅光子技術(shù)、長(cháng)度200米的有源光纜(AOCs);以及傳輸距離可達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)出微小硅光子調制器

　　Sicoya開(kāi)發(fā)出一款微小的硅光子調制器，以用于設計芯片到芯片光接口。這家德國初創(chuàng )公司認為這種光芯片 -- 它稱(chēng)之為應用專(zhuān)用光子集成電路(Application-specific photonic integrated circuits，或ASPIC)-- 首先將是數據中心中服務(wù)器，然后是交換機和路由器所需要的。

　　Sicoya的CEO Sven Otte表示，硅光子開(kāi)發(fā)商的一個(gè)共同目標是將光學(xué)與處理器結合，但目前該行業(yè)還未實(shí)現這個(gè)目標。“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?？拷幚砥骰蛏踔凉餐庋b在一個(gè)系統級封裝設計中。”

　　Sicoya目前正與德國高性能微電子研究所(IHP)合作開(kāi)發(fā)其技術(shù)，并且聲稱(chēng)其調制器已經(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設計的細節，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、毫米波及光子半導體供應商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100GCWDM4和CLR4傳輸解決方案。

　　為滿(mǎn)足數據通訊在視頻和移動(dòng)驅動(dòng)下的爆發(fā)式增長(cháng)，各大互聯(lián)網(wǎng)內容提供商如Amazon、Microsoft、Google、Facebook正在建造超大規模數據中心，為此需要功率效率更高、體積更小、成本更具優(yōu)勢的高速互聯(lián)解決方案。MACOM采用專(zhuān)有的自對準工藝(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(hù)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調制器，與四個(gè)激光器(1270、1290、1310及1330 nm)和一個(gè)CWDM多路復用器集成在一起，每個(gè)信道支持高達28 Gb/s。L-PIC™工作在標準的單模光纖上，并集成tap檢測器用作光纖對準、系統初始化以及閉環(huán)控制等功能。單根光纖對準該4.1 x 6.5 mm裸片的輸出邊緣耦合器是將該設備在QSFP28收發(fā)器應用中實(shí)現的唯一的光學(xué)要求。MACOM也提供集成了CDR的MASC-37053A調制器驅動(dòng)器，與L-PIC™匹配合作實(shí)現更加優(yōu)化的性能和功耗。

　　MACOM高速網(wǎng)絡(luò )戰略副總裁Vivek Rajgarhia表示：“硅基光子集成電路(PIC)使調制器和多路復用器等光學(xué)設備集成到單個(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、高耦合效率的對準硅光子集成電路的主要挑戰，使采用硅光子集成電路在數據中心內部實(shí)現高速光互聯(lián)成為現實(shí)。”

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

　　光子設計自動(dòng)化公司Phoenix Software日前宣布與美國美國桑迪亞國家實(shí)驗室(Sandia)合作，共同為桑迪亞國家實(shí)驗室硅光子制造工藝開(kāi)發(fā)出一款光子工藝設計包(PDK)。

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

　　Phoenix Software公司的光子設計套件以及桑迪亞國家實(shí)驗室代工服務(wù)的結合旨在推動(dòng)集成光子領(lǐng)域光子設計的進(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 )、數據中心連接、信號處理、以及生物和化學(xué)傳感等在內的應用難題。

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

　　一組來(lái)自英國的研究人員，包括卡迪夫大學(xué)學(xué)者，展示了直接生長(cháng)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用的材料，它被用來(lái)制造半導體。半導體幾乎已被嵌入到我們日常生活中用到的每個(gè)設備和技術(shù)部件，從智能手機、電腦到衛星通信和GPS。電子器件不斷地在變得更快、更有效也更復雜，因此也對潛在技術(shù)提出了額外的要求。

　　研究者已經(jīng)發(fā)現，在計算機芯片和系統之間使用傳統的電氣互聯(lián)越來(lái)越難滿(mǎn)足這些要求，也因此轉向將光視為一種有潛力的超高速連接媒質(zhì)。

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

　　此次生長(cháng)實(shí)驗的負責人劉慧云教授解釋說(shuō)，實(shí)驗表明波長(cháng)為1300nm的激光能夠在高達120°C的溫度下使用長(cháng)達十萬(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。”

　　這一步的精確結果用來(lái)預測整個(gè)硅光子學(xué)是不可能的，但是它將明顯地轉變計算和數字經(jīng)濟、通過(guò)病號監控徹底變革醫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，因為它形成了卡迪夫大學(xué)復合半導體學(xué)院和擁有復合半導體專(zhuān)家IQE的大學(xué)合資企業(yè)的主要活動(dòng)之一的基礎。

　　倫敦大學(xué)學(xué)院光子學(xué)團隊負責人Professor Alwyn教授說(shuō)：“我們開(kāi)發(fā)的技術(shù)讓我們意識到硅光子學(xué)的圣杯——一種直接集成在硅襯底上的高效的、可靠的電驅動(dòng)半導體激光器。我們未來(lái)的工作將瞄準到將這些激光與波導集成，并驅動(dòng)電子學(xué)以形成光子學(xué)與硅電子集成的綜合技術(shù)。”