硅光子技術(shù)在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)就取得了大幅進(jìn)展，它的黃金時(shí)刻已經(jīng)到來…

差不多在10年前，包括Intel、IBM等廠商就發(fā)表過應(yīng)用于光學(xué)組件的基礎(chǔ)硅光子（silicon photonics）功能區(qū)塊──包括調(diào)變器（modulator）與探測器（detector）──性能紀(jì)錄；現(xiàn)在已經(jīng)有公司開始推出復(fù)雜的硅光子IC產(chǎn)品。

筆者在2014年底著手撰寫《硅光子：點(diǎn)燃下一波信息革命（Silicon Photonics： Fueling the Next Information Revolution）》一書時(shí)，業(yè)界首度迎接硅光子技術(shù)的狂熱興奮已經(jīng)被產(chǎn)業(yè)實(shí)用主義所替代；廠商們意識(shí)到，在將該技術(shù)推向市場之前還有很多挑戰(zhàn)有待克服。

那些挑戰(zhàn)不只是與技術(shù)相關(guān)，還與業(yè)務(wù)經(jīng)營有關(guān)，例如定義市場、降低成本以及判定該技術(shù)將在何處發(fā)揮作用；硅光子與磷化銦（indium phosphide）與砷化鎵（gallium arsenide）相互競爭，而后兩者是已經(jīng)被應(yīng)用于光學(xué)組件產(chǎn)業(yè)的成熟技術(shù)。

我們?cè)?016年完成了上述新書，這也是硅光子技術(shù)進(jìn)展順利的一年；網(wǎng)通設(shè)備制造商Ciena與Juniper Networks進(jìn)行了一些收購，也將硅光子技術(shù)知識(shí)納入掌中──Ciena是以3，200萬美元收購了加拿大電信設(shè)備業(yè)者Teraxion的硅光子部門，Juniper則是以1.65億美元收購新創(chuàng)公司Aurrion。

同樣在2016年，生產(chǎn)以硅光子IC為基礎(chǔ)之長距離傳輸應(yīng)用同調(diào)收發(fā)器（coherent transceiver）的廠商Acacia Communications成功股票上市；大廠Intel則發(fā)表了十年實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的結(jié)晶──首款100-gigabit收發(fā)器。

此外新創(chuàng)公司Rockley Photonics、Ayar Labs與Sicoya，則是隨著它們的首款產(chǎn)品即將問世而更受到矚目；還有就在上個(gè)月，私人公司Elenion Technologies自己跳出來宣布該公司已經(jīng)營運(yùn)超過兩年，并推出了光學(xué)引擎產(chǎn)品。

芯片設(shè)計(jì)業(yè)者需要開始關(guān)注硅光子技術(shù)；高階芯片開發(fā)商可能會(huì)認(rèn)為他們已經(jīng)在新一代IC的設(shè)計(jì)上取得不錯(cuò)進(jìn)展，不需要硅光子技術(shù)，但這種情形不會(huì)持續(xù)太久。

隨著摩爾定律（Moore’s law）即將走到盡頭，設(shè)計(jì)與系統(tǒng)的微縮變得更具挑戰(zhàn)，硅光子技術(shù)將會(huì)是能讓芯片繼續(xù)微縮的關(guān)鍵技術(shù)；其形式包括能在芯片上取得或饋入數(shù)據(jù)的光學(xué)互連，或是為復(fù)雜的2.5D、3D封裝芯片提供性能更佳的裸晶互連方法。

在2016年，Broadcom發(fā)表了傳輸速率達(dá)6.4Tbit/second的Tomahawk II交換器芯片；該芯片配備25Gbps串行解串器（serdes）；到2020年，交換器芯片預(yù)期會(huì)進(jìn)展兩個(gè)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調(diào)變實(shí)現(xiàn)50Gbits/s串行解串器，但如果數(shù)據(jù)得被移入/移出芯片并跨越電路板，應(yīng)該就會(huì)需要25.6Tbits/s光學(xué)接口；而屆時(shí)將會(huì)是硅光子技術(shù)的關(guān)鍵拐點(diǎn)。

現(xiàn)在，芯片與光學(xué)零組件的設(shè)計(jì)是兩個(gè)不同的世界，但半導(dǎo)體與光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域正在合并，一旦有所改變，速度將會(huì)非?？?；芯片產(chǎn)業(yè)將開始推動(dòng)硅光子技術(shù)──Telecom Infra Project （TIP）項(xiàng)目就是一個(gè)芯片與光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域正在整合的案例。

TIP這個(gè)項(xiàng)目是由Facebook與十家電信業(yè)者共同發(fā)起，首場高峰會(huì)在去年11月舉行，并發(fā)表了Voyager封包光學(xué)（packet-optical）交換器平臺(tái)；該交換器內(nèi)含Broadcom的Tomahawk系列3.2Tbits/s交換芯片，以及兩顆Acacia 400-gigabit同調(diào)光學(xué)收發(fā)器。

藉由Tomahawk芯片與同調(diào)光學(xué)收發(fā)器，Voyager成為信息與電信領(lǐng)域合并的一個(gè)顯著案例；但還有更微妙的發(fā)展是，Voyager展現(xiàn)了光學(xué)組件與ULSI交換芯片如何共同合作。如前面所述，未來交換器芯片交會(huì)是最早采用硅光子技術(shù)；Voyager顯然是一個(gè)實(shí)現(xiàn)未來電-光技術(shù)整合的平臺(tái)。

編譯：Judith Cheng

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