IBM开发光与电路混载的CMOS芯片

　　美国IBM开发出了采用CMOS技术将光收发通路与电子电路集成在一枚芯片上的“CMOS Integrated Silicon Nanophotonics”技术。并在2010年12月1日于日本千叶幕张Messe会展中心举行的半导体制造装置相关展会“SEMICON Japan 2010”上就其发表了演讲。

　　该技术是为IBM计划2017年投入使用的ExaScale（1018FLOPS）超级计算机系统开发的。据IBM介绍，与其他竞争公司的技术相比，工艺的微细化及集成化程度提高了10倍以上。

　　IBM表示，预定2011年投入使用的新一代超级计算机“Blue Waters”的芯片间布线数量约为100万条。而力争2017年投入使用、速度比Blue Waters快100倍以上的ExaScale机型，预计芯片间布线数量将会达到1亿条。

　　为了应对布线数量的增加，与采用电气布线相比，采用光布线在集成化方面更为有利。IBM表示“这是因为采用光布线的话，能够使用可重合多个通道的 WDM（波分复用）技术”。通过将连接微处理器之间或者微处理器内核之间的布线改为采用WDM技术的光电路，可同时实现传输通路的大容量化与集成化。

　　IBM从2006年以来一直在名为“SNIPER（Silicon Nanoscale-Integrated Photonic and Electronic tRansceiver）”的项目中，推进光电路与电气电路混载技术的开发。2006年开发出了光延迟电路，2007年开发出了硅光调制器，2008年开发出了硅光开关，2010年开发出了具备电子电路放大功能的受光元件，以及可靠性比原来大幅提高并具备CMOS工艺兼容性、基于Ge-on-insulator技术的雪崩光电探测器（avalanche photo detector，APD）。

　　除了基础要素技术之外，IBM还推进了这些技术的集成化。IBM已采用CMOS技术制作完成了可将收发光信号的6通道重合为一条波导通路的WDM芯片。芯片尺寸方面，发送端为3.7mm×0.35mm，接收端为3.7mm×0.5mm。“目前很多企业都在开发硅光子技术，不过集成度都很低，估计勉强只能实现每个光收发通道6mm2的集成度。而我们的技术却实现了每通道0.5mm2”（IBM）。

　　据IBM介绍，通过WDM技术将每通道数据传输速度为20Gbit/秒的50条光收发电路合成一条波导通道，然后将数据传输速度可达到1Tbit/秒的光收发电路集成在4mm见方CMOS芯片上的技术已经有了眉目。“不算电极板及电容器部分面积的话，可在2mm见方的芯片上实现”（IBM）。