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硅光技术-光通信百科


硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料(如 SiGe/Si、SOI 等),利用现有 CMOS 工艺进行光器件开发和集成的新一代技术,结合了集成电路技术的超大规模、超高精度制造的特性和光子技术超高速率、超低功耗的优势,是应对摩尔定律失效的颠覆性技术。
中文全称
硅光技术


概念:硅光子技术是一种基于硅光子学的低成本、高速的光通信技术,用激光束代替电子信号传输数据,她是将光学与电子元件组合至一个独立的微芯片中以提升路由器和交换机线卡之间芯片与芯片之间的连接速度。

硅光子架构主要由硅基激光器、硅基光电集成芯片、主动光学组件和光纤封装完成,使用该技术的芯片中,电流从计算核心流出,到转换模块通过光电效应转换为光信号发射到电路板上铺设的超细光纤,到另一块芯片后再转换为电信号。

硅光技术的发展:

贵州11选5走势图 硅光技术基于1985年左右提出的波导理论,2005-2006年前后开始逐步从理论向产业化发展,Luxtera、Kotura等先行者不断推动技术和产业链的发展,形成了硅光芯片代工厂(GlobalFoundries、意法半导体、AIM等)、激光芯片代工厂(联亚电子等)、芯片设计和封装(Luxtera、Kotura等)较为成熟的Fabless产业链模式,也有Intel为代表的IDM模式,除激光芯片外,设计、硅基芯片加工、封测均自己完成)。

硅光技术的价值:

硅光在国家安全布局上具有重要的战略价值。

1、传统光器件使用磷化铟做材料,只负责数据的交换,而不负责数据的处理和存储,因此安全价值仅限于保障通信不断,但是硅光使用硅作为材料,数据的处理、存储和交换全部在硅上面完成,如果技术完全被国外厂商垄断,后果不堪设想;

贵州11选5走势图 2、受制于量子效应,通过制程改进来提升单核处理器计算性能的方式将会淡出,或者说摩尔定律进入失效期,唯一的解决方案是多核并行计算,根据吉尔德定律,带宽的增长速度至少是运算性能增长速度的3 倍,因此硅光替代集成电路是必然。

硅光学技术的种类:

硅光电子学包括硅基光子材料、硅基光子器件和硅基光子集成三个主要方面。

1、硅基光子材料包括:硅基纳米发光材料和硅基光子晶体

2、硅基光子器件包括:硅基发光二极管;硅基激光器;硅基光探测器;硅基光调制器

3、硅基光子集成和硅基芯片

硅光PID技术优势: PID技术采用硅光子集成技术,利用统一的CMOS工艺平台,一举突破早期PID在集成度、性价比和功耗的诸多瓶颈。

1、高集成度 目前,PID技术除了硅光子集成,还有二氧化硅平面光波导(SiO2-PLC),III-IV族材料(如InP)单片集成。

2、 高性价比 除了集成度,硅光PID技术在性价比上具有极大的优势。

3、 低功耗 相比传统技术, 硅光PID技术在功耗上占据极大优势。

硅光技术的应用领域:

硅光技术的高度集成特性在对尺寸更加敏感的消费领域存在更大需求,消费电子、智能驾驶、量子通信等领域有很大的发展空间。

硅光技术发展的四大技术难题:

1、硅光子芯片技术的设计痛点

硅光芯片的设计方面面临着架构不完善、体积和性能平衡等难题。

2、硅光子芯片技术的制造难题

硅光芯片的制造工艺面临着自动化程度低、产业标准不统一、设备紧缺等技术难关。

3、硅光子芯片面临的封装困扰

硅光芯片的封装包括光学部分的封装,和电学部分的封装。就光学封装来说,因为硅光芯片所采用的光的波长非常的小,跟光纤存在着不匹配的问题,与激光器也存在着同样的问题;不匹配的问题就会导致耦合损耗比较大,这是硅光芯片封装与传统封装相比最大的区别。用硅光做高速的器件,随着性能的不断提升,pin的密度将会大幅度增加,这也会为封装带来很大的挑战。

4、产业相关的器件难题

硅光芯片需要的器件很多,而目前仍有很多相关技术难题未解决。


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