硅光子技术大幅进展 黄金时刻已经到来

硅光子技术在相对较短的时间内就取得了大幅进展，它的黄金时刻已经到来…

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

（参考原文： Silicon Photonics Merging Ahead，by Roy Rubenstein）