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全面解析硅光子发光技术

2013-05-09 09:57
路过的码农
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  关于在硅晶圆上实现光传输的“硅光子”技术,其实用化和研发的推进速度都超过了预期。其中,日本的进展尤其显著。日本在高密度集成技术和调制器等的小型化方面世界领先,在CMOS兼容发光技术和光子结晶的开发方面的成果也震撼全球。硅光子技术的应用范围有望从目前的主要用途--电路板间的数据传输扩大到芯片间和芯片内的传输。预计这方面的应用将在2020年前后实现实用化。

  “硅光子”已经进入全面普及阶段。利用该技术,各种光传输元件的大部分都可以通过CMOS技术集成到硅芯片上注1)。

  注1)目前只有光源还需利用化合物半导体激光元件

  硅光子技术目前的主要用途是嵌在有源光缆(Active Optical Cable,AOC)中的光收发器IC(图1)。AOC在超级计算机、数据中心以及通信运营商的传输装置领域的应用迅速扩大,是用于板卡和设备高速连接的光缆。

  图1:光传输的应用范围将从板卡间扩大到芯片间,再到芯片内

本图为最近和不久的将来的光传输导入领域。名为AOC(有源光缆)的服务器板卡间通信技术大部分都是利用硅光子技术的光传输。预计今后芯片间传输、CPU内核间以及CPU内核内的全局布线等也将利用光传输。(摄影:(a)为美高森美公司(原卓联半导体),(b)为Luxtera公司,(c)为阿尔特拉)

  AOC(Active Optical Cable)=带光收发器模块的光缆。由于耐久性和可靠性高,在2008年前后,这种光缆在高性能计算机市场上的需求开始扩大。调查公司Global Information发布的数据显示,2011年AOC的全球销量为30.5万根,销售额为7000万美元。该公司预测,2016年的销量将达到78.6万根,销售额将扩大到1.75亿美元。

  硅光子之所以能在AOC用光收发器领域取得这样的成绩,是因为可以通过量产大幅降低成本,这与采用CMOS技术的半导体产品一样。而以前的AOC采用的是基于化合物半导体的分立元件,价格较高。

  以风险公司为中心的市场将发生变化

  开拓该用途的是美国加州理工学院成立的风险企业Luxtera,以及同为风险企业的Kotura公司。2008年前后开始量产的Luxtera于2012年2月宣布,“已售出100万个单位通道传输容量为10Gbit/秒的光IC”。Kotura也于2013年2月宣布,“光IC的销量较上年翻了一番、相当于6万通道/月”。从这些出货量数据来看,这两家公司的产品占了AOC市场的相当大一部分注2)。

  注2) Luxtera与飞思卡尔半导体和意法半导体开展合作,Kotura与甲骨文等企业在技术开发和制造方面开展合作。

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