爆發前的靜默：2016年來硅光子領域最新進展

　　Iccsz訊  據了解，硅光子技術是基于硅材料，利用現有CMOS工藝進行光器件的開發和集成的新一代技術，在光通信，數據中心，超級計算以及生物，國防，AR/VR 技術，智能汽車與無人機等許多領域將扮演極其關鍵的角色。美歐等國在硅光子領域已經有十多年的投入和積累，并業已形成了產業優勢。LightCounting的測，僅硅光子在光通信領域的產品市場五年內就將達到10億美元以上。未來一二十年內，硅光子技術的市場更將遠遠超過這一數字。有專家認為，現在市場上雖然硅光子的商用產品還不多，但是很可能廠商只是在等待別人先發布或是在評估不同的技術?，F在只是爆發前的靜默期。以下為2016年以來，硅光子領域的一些進展情況：

　　1、Ciena收購TeraXion磷化銦和硅光子資產

　　2016年1月，Ciena公司和私有企業TeraXion表示雙方已經達成了一項協議，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。Ciena將支付大約4660萬加元(約3200萬美元)收購以下資產，包括磷化銦和硅光子技術以及潛在的知識產權(IP)。

　　TeraXion在光網絡市場最初是以其可調色散補償器聞名。2013年，TeraXion通過收購COGO Optronics的調制器資產跨足相干接收機和調制器領域。在該領域，TeraXion開發出400Gbps應用的磷化銦調制器。TeraXion還開始發展硅光子;在ECOC2015展會上，該公司發表了一篇論文，表示它正在開發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發言人Nicole Anderson在回復Lightwave的一封郵件咨詢時表示：“對于如何應用我們收購的這些資產，目前還沒有細節。簡單來說，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先的性價比。”

　　與此同時，TeraXion總裁兼CEO Alain-Jacques Simard表示，出售HSPC資產只是讓公司變回一家在色散補償和各種濾波技術方面的專業公司。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器。包括基于各種多源協議(MSAs)的光模塊，例如CWDM4、CLR4以及PSM-4等。每種多源協議(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表示已經與全球服務器和存儲端到端連接解決方案的領先供應商Mellanox Technologies合作，共同開發能通過倒裝芯片技術粘合至Mellanox公司光學引擎的激光器陣列。最終研發出了一款高容量、低成本電子式100G PSM4光模塊組件。

　　3、Mellanox發布首個200Gb/s硅光子設備

　　世界領先的高性能計算、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)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電纜和收發器中的關鍵組件。本次展示的突破性成果對于InfiniBand和以太網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公司商務拓展和互連產品部執行副總裁Amir Prescher表示：“硅光子技術是200Gb/s InfiniBand和以太網網絡的使能技術。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、長度200米的有源光纜(AOCs);以及傳輸距離可達2公里的硅光電收發器。此外，Mellanox的200Gb/s電纜和收發器系列產品還將無縫兼容前幾代40Gb/s和100Gb/s網絡。

　　4、Sicoya開發出微小硅光子調制器

　　Sicoya開發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。這家德國初創公司認為這種光芯片 -- 它稱之為應用專用光子集成電路(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，硅光子開發商的一個共同目標是將光學與處理器結合，但目前該行業還未實現這個目標。“兩者是不同的芯片技術，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)合作開發其技術，并且聲稱其調制器已經成功在25G和50G速率下演示。不過這家初創公司未透露其ASPIC設計的細節，也未表示何時推出第一款產品。

　　5、MACOM發布全新芯片 可將激光器集成在硅光子集成電路

　　領先的高性能射頻、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，實現100GCWDM4和CLR4傳輸解決方案。

　　為滿足數據通訊在視頻和移動驅動下的爆發式增長，各大互聯網內容提供商如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、成本更具優勢的高速互聯解決方案。MACOM采用專有的自對準工藝(SAEFT™)，配之高耦合效率，將蝕刻面技術(EFT)激光器附加到硅光子集成電路中，為用戶提供削減生產成本下保證功率效率的解決方案。

　　MACOM的MAOP-L284CN包括四個高帶寬Mach-Zehnder調制器，與四個激光器(1270、1290、1310及1330 nm)和一個CWDM多路復用器集成在一起，每個信道支持高達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收發器應用中實現的唯一的光學要求。MACOM也提供集成了CDR的MASC-37053A調制器驅動器，與L-PIC™匹配合作實現更加優化的性能和功耗。

　　MACOM高速網絡戰略副總裁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設備集成到單個芯片成為可能。我們相信MACOM的L-PIC™解決了激光器高產出、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現高速光互聯成為現實。”

　　6、Phoenix Software攜手Sandia 共同研發硅光子ICs

　　光子設計自動化公司Phoenix Software日前宣布與美國美國桑迪亞國家實驗室(Sandia)合作，共同為桑迪亞國家實驗室硅光子制造工藝開發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)旨在美國開發出“終端到終端集成光子生態系統”。

　　Phoenix Software公司的光子設計套件以及桑迪亞國家實驗室代工服務的結合旨在推動集成光子領域光子設計的進一步創新。

　　硅光子極有可能成為生產光子集成電路的經濟有效的先進的技術，從而解決包括高性能光纖網絡、數據中心連接、信號處理、以及生物和化學傳感等在內的應用難題。

　　7、英國研究人員展示直接生長在硅襯底上的第一束實用性激光

　　一組來自英國的研究人員，包括卡迪夫大學學者，展示了直接生長在硅襯底上的第一束實用性激光。

　　硅是制造電子器件最廣泛應用的材料，它被用來制造半導體。半導體幾乎已被嵌入到我們日常生活中用到的每個設備和技術部件，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，因此也對潛在技術提出了額外的要求。

　　研究者已經發現，在計算機芯片和系統之間使用傳統的電氣互聯越來越難滿足這些要求，也因此轉向將光視為一種有潛力的超高速連接媒質。

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

　　此次生長實驗的負責人劉慧云教授解釋說，實驗表明波長為1300nm的激光能夠在高達120°C的溫度下使用長達十萬個小時。

　　物理與天文學院的皮特教授說：“實現基于硅襯底的電泵浦式激光是向硅光子學邁出的基本一步。”

　　這一步的精確結果用來預測整個硅光子學是不可能的，但是它將明顯地轉變計算和數字經濟、通過病號監控徹底變革醫療并為能源效率提供一個階躍性變化。

　　我們的突破是非常及時的，因為它形成了卡迪夫大學復合半導體學院和擁有復合半導體專家IQE的大學合資企業的主要活動之一的基礎。

　　倫敦大學學院光子學團隊負責人Professor Alwyn教授說：“我們開發的技術讓我們意識到硅光子學的圣杯——一種直接集成在硅襯底上的高效的、可靠的電驅動半導體激光器。我們未來的工作將瞄準到將這些激光與波導集成，并驅動電子學以形成光子學與硅電子集成的綜合技術。”