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光芯片，一般是由化合物半导体材料（InP和GaAs等）所制造，通过内部能级跃迁过程伴随的光子的产生和吸收，进而实现光电信号的相互转换。 * K L6 J3 Z6 b5 {+ {" R! w2 p5 x
微电子芯片采用电流信号来作为信息的载体，而光子芯片则采用频率更高的光波来作为信息载体。相比于电子集成电路或电互联技术，光芯片展现出了更低的传输损耗 、更宽的传输带宽、更小的时间延迟、以及更强的抗电磁干扰能力。 + g, }) Z# B: G, O
此外，光互联还可以通过使用多种复用方式（例如波分复用WDM、模分互用MDM等）来提高传输媒质内的通信容量。因此，建立在集成光路基础上的片上光互联被认为是一种极具潜力的技术，能够有效突破传统集成电路物理极限上的瓶颈。
$ R" U: h+ Q* h7 a7 x6 ^; K光子芯片展望
4 U5 Q! a ~" }# k9 D5 y# w! D回顾光芯片发展历程，早在1969年美国的贝尔实验室就已经提出了集成光学的概念。但因技术和商用化方面的原因，直到21世纪初，以Intel和IBM为首的企业与学术机构才开始重点发展硅芯片光学信号传输技术，期望能用光通路取代芯片之间的数据电路。
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/ k$ H j, M+ @5 D2 g" G! _近年来随着技术的发展，包括硅、氮化硅、磷化铟、III-V族化合物、铌酸锂、聚合物等多种材料体系已被用于研发单片集成或混合集成的光子芯片。 7 h2 p- g9 A- w6 Y/ V! X
在过去数年里，光子集成技术的发展已经取得了许多进展和突破。 5 q. @$ H2 E4 ? ?1 e. _ s
据了解，目前纯光子器件已能作为独立的功能模块使用，但是，由于光子本身难以灵活控制光路开关，也不能作为类似微电子器件的存储单元，纯光子器件自身难以实现完整的信息处理功能，依然需借助电子器件实现。因此，完美意义上的纯“光子芯片”仍处于概念阶段，尚未形成可实用的系统。严格意义上讲，当前的“光子芯片”应该是指集成了光子器件或光子功能单元的光电融合芯片，仍存在无法高密度集成光源、集成低损耗高速光电调制器等问题。 . H% u2 {: b+ z# h1 {5 @* ?+ l
光子集成电路虽然目前仍处于初级发展阶段，不过其成为光器件的主流发展趋势已成必然。光子芯片需要与成熟的电子芯片技术融合，运用电子芯片先进的制造工艺及模块化技术，结合光子和电子优势的硅光技术将是未来的主流形态 i* j9 Y8 h$ L+ p% x [
硅基光电子集成芯片概念图
) e6 W2 E' u* l; j6 c) Y, _/ n高速数据处理和传输构成了现代计算系统的两大支柱，而光芯片将信息和传输和计算提供一个重要的连接平台，可以大幅降低信息连接所需的成本、复杂性和功率损耗。随着光芯片技术的发展迭代，大型云计算厂商和一些企业客户的需求都在从100G过渡到400G，400GbE的数据通信模块出货量翻了一倍，在2021年达到创纪录的水平。% X. }% P4 C f
. F. i$ n$ T& J' e- i由此可见，光器件行业整个产业链都在持续向满足更高速率、更低功耗、更低成本等方向演进升级，800G及更高速率产品也逐渐开始使用，不同细分领域都面临新技术的迭代和升级。
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发表于 2022-7-28 11:22
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