我國研制成功100G硅光收發(fā)芯片

記者從中國信息通信科技集團(tuán)獲悉，我國自行研制的“100G硅光收發(fā)芯片”日前在武漢投產(chǎn)使用，并通過了用戶現(xiàn)網(wǎng)測試，性能穩(wěn)定可靠。這標(biāo)志著我國商用100G硅光芯片正式研制成功，將推動(dòng)我國自主硅光芯片技術(shù)邁上新臺(tái)階。

這款硅光芯片由國家信息光電子創(chuàng)新中心、光纖通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、武漢光迅科技股份有限公司以及中國信息通信科技集團(tuán)聯(lián)合研制，在一個(gè)不到30平方毫米的硅芯片上集成了包括光發(fā)送、調(diào)制、接收等近60個(gè)有源和無源光元件。芯片具備超小型、高性能、低成本、通用化等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于傳輸網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心光傳輸設(shè)備。

硅光技術(shù)的核心理念是“以光代電”，即采用激光束代替電子信號傳輸數(shù)據(jù)，將光學(xué)器件與電子元件整合至一個(gè)獨(dú)立的微芯片中。在硅片上用光取代傳統(tǒng)銅線作為信息傳導(dǎo)介質(zhì)，大大提升芯片之間的連接速度。

近年來，硅光技術(shù)持續(xù)發(fā)展，以Luxtera、Intel及IBM為代表的公司不斷推出商用級硅光集成產(chǎn)品。2018年，全球硅光芯片及其封裝器件市場將接近2億美元，且整體市場有望保持高速增長。據(jù)Yole預(yù)測，到2025年硅光子市場規(guī)模將超13億美元，其中將超過90%來自于數(shù)據(jù)中心應(yīng)用。

專家表示，100G硅光芯片的產(chǎn)業(yè)化商用，表明我國已經(jīng)具備硅光產(chǎn)品商用化設(shè)計(jì)的條件和基礎(chǔ)。我們認(rèn)為，隨著流量的持續(xù)爆發(fā)，芯片層面的“光進(jìn)銅退”將成大勢所趨，硅光集成在未來有望大規(guī)模應(yīng)用。

國家信息光電子創(chuàng)新中心專家委員會(huì)主任、中國工程院院士余少華表示，100G硅光芯片的產(chǎn)業(yè)化商用，表明我國已經(jīng)具備硅光產(chǎn)品商用化設(shè)計(jì)的條件和基礎(chǔ)。未來，硅光技術(shù)將在光通信系統(tǒng)中大規(guī)模部署和應(yīng)用，推動(dòng)我國自主硅光芯片技術(shù)向超高速、超大容量、超長距離、高集成度、高性能、低功耗、高可靠的方向發(fā)展。

硅光芯片面臨的問題

硅光之所以吸引人，是因?yàn)槠涞统杀荆凸模墒斓腃MOS工藝的運(yùn)用，集成度高，結(jié)構(gòu)緊湊，最終取代銅互連實(shí)現(xiàn)光互連。無疑是未來發(fā)展的大趨勢，但是目前存在的問題限制了它的應(yīng)用。

一個(gè)是光源的問題。因?yàn)楣璨牧媳旧硎情g接帶隙，本身出光困難，硅基激光器一度是公認(rèn)的世界難題。也就是說除了激光器，幾乎其他所有的光器件功能都能由硅光實(shí)現(xiàn)，國外的廠商也已經(jīng)做出成品準(zhǔn)備批量出貨了。但是硅基激光器還沒有大的技術(shù)突破，目前研究比較熱的銦磷增益介質(zhì)和硅基波導(dǎo)混合集成（非單片集成）的半導(dǎo)體激光器可以勉強(qiáng)認(rèn)為是硅基，然而也存在耦合，調(diào)諧等問題，距離真正商用還需要一定技術(shù)完善。

另一個(gè)是成本問題。硅基原料成本固然低，但是傳統(tǒng)CMOS生產(chǎn)線并不能直接生產(chǎn)硅光器件，還要需要做一定優(yōu)化。而且從實(shí)驗(yàn)室到商用還需要考慮封裝方案還有模塊成品率等問題，所以硅光器件不見得成本就比三五族低得多。成本居高不下的話運(yùn)營商不愿意買賬，談何推廣

就目前來看，打破壁壘是一件困難的事情，硅光技術(shù)真正走出實(shí)驗(yàn)室還需要一段時(shí)間。到那時(shí)候摩爾定律什么的，估計(jì)也就用不上了。

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