爆发前的静默：2016年来硅光子领域最新进展

　　Iccsz讯  据了解，硅光子技术是基于硅材料，利用现有CMOS工艺进行光器件的开发和集成的新一代技术，在光通信，数据中心，超级计算以及生物，国防，AR/VR 技术，智能汽车与无人机等许多领域将扮演极其关键的角色。美欧等国在硅光子领域已经有十多年的投入和积累，并业已形成了产业优势。LightCounting的测，仅硅光子在光通信领域的产品市场五年内就将达到10亿美元以上。未来一二十年内，硅光子技术的市场更将远远超过这一数字。有专家认为，现在市场上虽然硅光子的商用产品还不多，但是很可能厂商只是在等待别人先发布或是在评估不同的技术。现在只是爆发前的静默期。以下为2016年以来，硅光子领域的一些进展情况：

　　1、Ciena收购TeraXion磷化铟和硅光子资产

　　2016年1月，Ciena公司和私有企业TeraXion表示双方已经达成了一项协议，即Ciena将收购这家加拿大公司的高速电子元器件(High-Speed Photonics Components，HSPC)资产。Ciena将支付大约4660万加元(约3200万美元)收购以下资产，包括磷化铟和硅光子技术以及潜在的知识产权(IP)。

　　TeraXion在光网络市场最初是以其可调色散补偿器闻名。2013年，TeraXion通过收购COGO Optronics的调制器资产跨足相干接收机和调制器领域。在该领域，TeraXion开发出400Gbps应用的磷化铟调制器。TeraXion还开始发展硅光子;在ECOC2015展会上，该公司发表了一篇论文，表示它正在开发一款基于硅光子的针对PAM4传输的调制器。

　　对于这些模块，Ciena未透露是否有所规划。Ciena发言人Nicole Anderson在回复Lightwave的一封邮件咨询时表示：“对于如何应用我们收购的这些资产，目前还没有细节。简单来说，这是一次战略性收购，是为了更好的掌控我们的WaveLogic芯片组，增强我们在调制格式能力方面的灵活性，以便公司继续展示从数据中心互连到跨太平洋海底链接等全方位应用方面的领先的性价比。”

　　与此同时，TeraXion总裁兼CEO Alain-Jacques Simard表示，出售HSPC资产只是让公司变回一家在色散补偿和各种滤波技术方面的专业公司。公司还将在光纤激光器和光传感应用方面保持活跃。

　　2、NeoPhotonics推出硅光子QSFP28光模块激光器

　　光学组件和模块供应商NeoPotonics宣布，推出了基于硅光子QSFP28组件的1310纳米和1550纳米大功率激光器以及激光器阵列。

　　NeoPotonics表示，该非制冷激光器和阵列将应用于数据中心光收发器。包括基于各种多源协议(MSAs)的光模块，例如CWDM4、CLR4以及PSM-4等。每种多源协议(MSAs)都需要磷化铟DFB激光器的支持。

　　该激光器支持的功率为40mW至60mW，温度范围也较广。

　　NeoPotonics表示已经与全球服务器和存储端到端连接解决方案的领先供应商Mellanox Technologies合作，共同开发能通过倒装芯片技术粘合至Mellanox公司光学引擎的激光器阵列。最终研发出了一款高容量、低成本电子式100G PSM4光模块组件。

　　3、Mellanox发布首个200Gb/s硅光子设备

　　世界领先的高性能计算、数据中心端到端互连方案提供商Mellanox在OFC 2016 (美国光纤通讯展览会)上展示了全新的50Gb/s硅光子调制器和探测器。它们是Mellanox LinkX系列200Gb/s和400Gb/s电缆和收发器中的关键组件。本次展示的突破性成果对于InfiniBand和以太网互连基础设施具有里程碑意义，让端到端的HDR 200Gb/s解决方案成为可能。

　　Mellanox公司商务拓展和互连产品部执行副总裁Amir Prescher表示：“硅光子技术是200Gb/s InfiniBand和以太网网络的使能技术。QSFP56模块可将下一代交换机的前置面板密度提升一倍，打造面向适配器和机架内应用的200G直连铜缆(DACs)和50G分支光缆;硅光子收发器可覆盖2公里范围内的所有数据中心。”

　　Mellanox计划推出50Gb/s和200Gb/s直连铜缆(DACs);分流铜缆(QSFP56转4x SFP56);基于硅光子技术、长度200米的有源光缆(AOCs);以及传输距离可达2公里的硅光电收发器。此外，Mellanox的200Gb/s电缆和收发器系列产品还将无缝兼容前几代40Gb/s和100Gb/s网络。

　　4、Sicoya开发出微小硅光子调制器

　　Sicoya开发出一款微小的硅光子调制器，以用于设计芯片到芯片光接口。这家德国初创公司认为这种光芯片 -- 它称之为应用专用光子集成电路(Application-specific photonic integrated circuits，或ASPIC)-- 首先将是数据中心中服务器，然后是交换机和路由器所需要的。

　　Sicoya的CEO Sven Otte表示，硅光子开发商的一个共同目标是将光学与处理器结合，但目前该行业还未实现这个目标。“两者是不同的芯片技术，而且它们并不一定是兼容的，”他表示。“相反，我们希望ASPIC非常靠近处理器或甚至共同封装在一个系统级封装设计中。”

　　Sicoya目前正与德国高性能微电子研究所(IHP)合作开发其技术，并且声称其调制器已经成功在25G和50G速率下演示。不过这家初创公司未透露其ASPIC设计的细节，也未表示何时推出第一款产品。

　　5、MACOM发布全新芯片 可将激光器集成在硅光子集成电路

　　领先的高性能射频、微波、毫米波及光子半导体供应商M/A-COM Technology Solutions Inc.于3月10日发布其全新的MAOP-L284CN芯片，将激光器集成在硅光子集成电路(L-PIC™)中，实现100GCWDM4和CLR4传输解决方案。

　　为满足数据通讯在视频和移动驱动下的爆发式增长，各大互联网内容提供商如Amazon、Microsoft、Google、Facebook正在建造超大规模数据中心，为此需要功率效率更高、体积更小、成本更具优势的高速互联解决方案。MACOM采用专有的自对准工艺(SAEFT™)，配之高耦合效率，将蚀刻面技术(EFT)激光器附加到硅光子集成电路中，为用户提供削减生产成本下保证功率效率的解决方案。

　　MACOM的MAOP-L284CN包括四个高带宽Mach-Zehnder调制器，与四个激光器(1270、1290、1310及1330 nm)和一个CWDM多路复用器集成在一起，每个信道支持高达28 Gb/s。L-PIC™工作在标准的单模光纤上，并集成tap检测器用作光纤对准、系统初始化以及闭环控制等功能。单根光纤对准该4.1 x 6.5 mm裸片的输出边缘耦合器是将该设备在QSFP28收发器应用中实现的唯一的光学要求。MACOM也提供集成了CDR的MASC-37053A调制器驱动器，与L-PIC™匹配合作实现更加优化的性能和功耗。

　　MACOM高速网络战略副总裁Vivek Rajgarhia表示：“硅基光子集成电路(PIC)使调制器和多路复用器等光学设备集成到单个芯片成为可能。我们相信MACOM的L-PIC™解决了激光器高产出、高耦合效率的对准硅光子集成电路的主要挑战，使采用硅光子集成电路在数据中心内部实现高速光互联成为现实。”

　　6、Phoenix Software携手Sandia 共同研发硅光子ICs

　　光子设计自动化公司Phoenix Software日前宣布与美国美国桑迪亚国家实验室(Sandia)合作，共同为桑迪亚国家实验室硅光子制造工艺开发出一款光子工艺设计包(PDK)。

　　双方的合作直接解决了美国国防部在2015年7月设立的“制造技术项目”提出的难题。美国国防部在2015年7月建立了光子AIM(American Institute for Manufacturing)旨在美国开发出“终端到终端集成光子生态系统”。

　　Phoenix Software公司的光子设计套件以及桑迪亚国家实验室代工服务的结合旨在推动集成光子领域光子设计的进一步创新。

　　硅光子极有可能成为生产光子集成电路的经济有效的先进的技术，从而解决包括高性能光纤网络、数据中心连接、信号处理、以及生物和化学传感等在内的应用难题。

　　7、英国研究人员展示直接生长在硅衬底上的第一束实用性激光

　　一组来自英国的研究人员，包括卡迪夫大学学者，展示了直接生长在硅衬底上的第一束实用性激光。

　　硅是制造电子器件最广泛应用的材料，它被用来制造半导体。半导体几乎已被嵌入到我们日常生活中用到的每个设备和技术部件，从智能手机、电脑到卫星通信和GPS。电子器件不断地在变得更快、更有效也更复杂，因此也对潜在技术提出了额外的要求。

　　研究者已经发现，在计算机芯片和系统之间使用传统的电气互联越来越难满足这些要求，也因此转向将光视为一种有潜力的超高速连接媒质。

　　尽管将半导体激光(一种理想光源)和硅联合起来很困难，但是英国团队已经克服了这些难题并首次成功地将激光直接生长在硅衬底上。

　　此次生长实验的负责人刘慧云教授解释说，实验表明波长为1300nm的激光能够在高达120°C的温度下使用长达十万个小时。

　　物理与天文学院的皮特教授说：“实现基于硅衬底的电泵浦式激光是向硅光子学迈出的基本一步。”

　　这一步的精确结果用来预测整个硅光子学是不可能的，但是它将明显地转变计算和数字经济、通过病号监控彻底变革医疗并为能源效率提供一个阶跃性变化。

　　我们的突破是非常及时的，因为它形成了卡迪夫大学复合半导体学院和拥有复合半导体专家IQE的大学合资企业的主要活动之一的基础。

　　伦敦大学学院光子学团队负责人Professor Alwyn教授说：“我们开发的技术让我们意识到硅光子学的圣杯——一种直接集成在硅衬底上的高效的、可靠的电驱动半导体激光器。我们未来的工作将瞄准到将这些激光与波导集成，并驱动电子学以形成光子学与硅电子集成的综合技术。”