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我国研制成功100G硅光收发芯片

半导体行业观察 ·2018-09-01 10:25·半导体行业观察
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记者从中国信息通信科技集团获悉,我国自行研制的“100G硅光收发芯片”日前在武汉投产使用,并通过了用户现网测试,性能稳定可靠。这标志着我国商用100G硅光芯片正式研制成功,将推动我国自主硅光芯片技术迈上新台阶。

这款硅光芯片由国家信息光电子创新中心、光纤通信技术和网络国家重点实验室、武汉光迅科技股份有限公司以及中国信息通信科技集团联合研制,在一个不到30平方毫米的硅芯片上集成了包括光发送、调制、接收等近60个有源和无源光元件。芯片具备超小型、高性能、低成本、通用化等优点,可广泛应用于传输网和数据中心光传输设备。

硅光技术的核心理念是“以光代电”,即采用激光束代替电子信号传输数据,将光学器件与电子元件整合至一个独立的微芯片中。在硅片上用光取代传统铜线作为信息传导介质,大大提升芯片之间的连接速度。

近年来,硅光技术持续发展,以Luxtera、Intel及IBM为代表的公司不断推出商用级硅光集成产品。2018年,全球硅光芯片及其封装器件市场将接近2亿美元,且整体市场有望保持高速增长。据Yole预测,到2025年硅光子市场规模将超13亿美元,其中将超过90%来自于数据中心应用。

专家表示,100G硅光芯片的产业化商用,表明我国已经具备硅光产品商用化设计的条件和基础。我们认为,随着流量的持续爆发,芯片层面的“光进铜退”将成大势所趋,硅光集成在未来有望大规模应用。

国家信息光电子创新中心专家委员会主任、中国工程院院士余少华表示,100G硅光芯片的产业化商用,表明我国已经具备硅光产品商用化设计的条件和基础。未来,硅光技术将在光通信系统中大规模部署和应用,推动我国自主硅光芯片技术向超高速、超大容量、超长距离、高集成度、高性能、低功耗、高可靠的方向发展。

硅光芯片面临的问题

硅光之所以吸引人,是因为其低成本,低功耗,成熟的CMOS工艺的运用,集成度高,结构紧凑,最终取代铜互连实现光互连。无疑是未来发展的大趋势,但是目前存在的问题限制了它的应用。

一个是光源的问题。因为硅材料本身是间接带隙,本身出光困难,硅基激光器一度是公认的世界难题。也就是说除了激光器,几乎其他所有的光器件功能都能由硅光实现,国外的厂商也已经做出成品准备批量出货了。但是硅基激光器还没有大的技术突破,目前研究比较热的铟磷增益介质和硅基波导混合集成(非单片集成)的半导体激光器可以勉强认为是硅基,然而也存在耦合,调谐等问题,距离真正商用还需要一定技术完善。

另一个是成本问题。硅基原料成本固然低,但是传统CMOS生产线并不能直接生产硅光器件,还要需要做一定优化。而且从实验室到商用还需要考虑封装方案还有模块成品率等问题,所以硅光器件不见得成本就比三五族低得多。成本居高不下的话运营商不愿意买账,谈何推广

就目前来看,打破壁垒是一件困难的事情,硅光技术真正走出实验室还需要一段时间。到那时候摩尔定律什么的,估计也就用不上了。

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