硅光子是一種令人振奮的技術(shù)

當互聯(lián)網(wǎng)流量在用戶和數(shù)據(jù)中心之間傳遞時，越來越多數(shù)據(jù)通信發(fā)生在數(shù)據(jù)中心，讓現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心交換互聯(lián)變得更加困難，成本越來越高，由此技術(shù)創(chuàng)新變得十分重要與緊迫。一種半導體技術(shù) — 硅光子，具有市場出貨量與成本成反比的優(yōu)勢，相比傳統(tǒng)的光子技術(shù)，硅光器件可以滿足數(shù)據(jù)中心對更低成本、更高集成、更多嵌入式功能、更高互聯(lián)密度、更低功耗和可靠性的依賴。華為、思科、Facebook等巨頭已經(jīng)在這個領(lǐng)域布局多年，市場爆發(fā)可能就在眼前。

硅光子是一種令人振奮的技術(shù)，是基于硅和硅基襯底材料(如 SiGe/Si、SOI 等)，利用現(xiàn)有 CMOS 工藝進行光器件開發(fā)和集成的新一代技術(shù)，結(jié)合了集成電路技術(shù)的超大規(guī)模、超高精度制造的特性和光子技術(shù)超高速率、超低功耗的優(yōu)勢，是應(yīng)對摩爾定律失效的顛覆性技術(shù)。這種組合得力于半導體晶圓制造的可擴展性，因而能夠降低成本。

硅光子架構(gòu)主要由硅基激光器、硅基光電集成芯片、主動光學組件和光纖封裝完成，使用該技術(shù)的芯片中，電流從計算核心流出，到轉(zhuǎn)換模塊通過光電效應(yīng)轉(zhuǎn)換為光信號發(fā)射到電路板上鋪設(shè)的超細光纖，到另一塊芯片后再轉(zhuǎn)換為電信號。

硅光子(SiP)實現(xiàn)廉價且規(guī)模生產(chǎn)的光連接，從根本上改變光器件和模塊行業(yè)。未來三五年內(nèi)，這種情況還不會發(fā)生，但硅光子技術(shù)可能在下個十年證明它是破壞性。基于硅光子的光連接與電子ASIC、光開關(guān)，或者(可能)新的量子計算設(shè)備的集成，將打開一個廣闊的創(chuàng)新前沿。

預(yù)計到2022年，硅光子光收發(fā)器市場將超20億美元，在全球光收發(fā)器市場中占比超20%。從出貨量來看，到2022年，硅光子光收發(fā)器在總光收發(fā)器出貨量中的占比將不到2.5%。這些產(chǎn)品中的大多數(shù)將是高端產(chǎn)品--100G或以上速率，因此定價也相對較高。

這似乎與許多業(yè)內(nèi)專家的期望相悖，即希望硅光子能實現(xiàn)廉價且規(guī)模生產(chǎn)的光連接，并且取代現(xiàn)有的InP和GaAs平臺。然而，如果硅光子的主要優(yōu)勢是集成，它將會是最適合需要大量集成的復雜高端設(shè)備的技術(shù)。未來十年或二十年，分立、2X和4X集成產(chǎn)品(將2個或4個光功能組合到單個發(fā)射器或接收器上面)將持續(xù)依賴InP和GaAs技術(shù)。事實上美國在InP等光集成領(lǐng)域同樣取得了領(lǐng)先世界的成就，由于硅并不能直接產(chǎn)生激光，相比InP材料存在一定弱勢，其商用步伐也落在InP材料器件之后。光集成一定是光通信器件的發(fā)展方向，很難說未來三五年各種光集成技術(shù)將取得怎樣的突破，所以硅光子能在多大程度上成功替代還有待觀察。

但是在支持者眼中，硅光子幾乎是光通信走向集成的唯一選擇。一方面是因為在硅光子領(lǐng)域已經(jīng)走得很遠，尤其是美國。另一方面，許多硅光子學可以利用的新應(yīng)用，包括高性能的電腦、電信、感測器、生命科學以及量子運算等高階應(yīng)用。此外，還有兩項新興應(yīng)用對于硅光子而言也特別令人感興趣——瞄準自動駕駛車應(yīng)用的雷達(Lidar)，以及生物化學與化學感測器，均可從整合的光學功能以及進一步的微型化中受益。而且硅光子晶片將會遠遠超越銅布線的能力，而其解決方案可望部署于高速的訊號傳輸系統(tǒng)中。

硅光子的解決方案在18年紛紛亮相，今天就為大家介紹一款。

MAOT-025402 CWDM4發(fā)射器光學組件，這款組件是MACOM面向100Gbps CWDM4的L-PIC（集成有激光器的硅光子集成電路）解決方案的一部分。憑借獲得專利的L-PIC，MAOT-025402適合與MASC-37053ACDR配合使用，共同構(gòu)成QSFP28 CWDM4解決方案的完整高速傳輸路徑。

隨著數(shù)據(jù)流量的爆炸性增長，不斷增長的需求迫使云數(shù)據(jù)中心快速擴展其能力，MACOM可面向CWDM4提供具有成本效益、高性能且高度集成的互連芯片組解決方案，可擴展至FR4和FR1/DR1應(yīng)用，因此有能力在100Gbps過渡至400Gbps和4G過渡至5G的過程中成為領(lǐng)軍企業(yè)。

MAOT-025402的核心是MAOP-L284CNL-PIC器件，此器件在單個硅光子集成電路（PIC）中集成有四個高性能25Gbps CWDM波長，可基于雙工單模光纖實現(xiàn)100Gbps通信。MACOM的L-PIC平臺提供面向特定數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的高度集成式硅光子解決方案，包括四個CW激光器、監(jiān)測光電二極管、高帶寬波導管、調(diào)制器和CWDM復用器。L-PIC平臺借助MACOM獲得專利的自對準端面蝕刻技術(shù)（SAEFTTM）將激光器精確嵌入到硅芯片上，無需主動進行激光器對準，幫助客戶大幅降低成本，從而實現(xiàn)主流部署。

“MACOM正利用我們的L-PIC平臺實現(xiàn)領(lǐng)先的可擴展性，從而滿足迅速增長的CWDM4模塊需求，”MACOM光波業(yè)務(wù)高級副總裁兼總經(jīng)理Vivek Rajgarhia表示?！按似脚_的自動自對準校準和固件控制預(yù)計將為主流云數(shù)據(jù)中心部署提供必要的規(guī)模和成本組合?！?/p>

MACOM的L-PIC平臺提供了對實現(xiàn)CWDM4至關(guān)重要的領(lǐng)先帶寬，現(xiàn)已通過TOSA和芯片級形式提供。每個L-PIC產(chǎn)品都包含一個配套的驅(qū)動器和PIC控制器。借助這三種器件芯片組，客戶能夠顯著降低工程風險和縮短產(chǎn)品上市時間。隨附軟件提供了自動校準和自檢功能，可幫助客戶顯著降低生產(chǎn)線所需的資本投資。MACOM的全集成式、預(yù)裝配組件平臺預(yù)計可提供實現(xiàn)100Gbps和400Gbps數(shù)據(jù)中心鏈路所需的高性能，同時能降低收發(fā)器制造商的工程設(shè)計和資本設(shè)備成本，進而在確保較低水平投資的前提下，縮短產(chǎn)品上市時間。