硅光子技术将驱动光通信产业向纵深发展

 8/10/2011，据日经BP社旗下网站技术在线报道，光布线开始在基板中采用。随着电信号的高速传输方式接近极限，光信号传输作为替代技术引起关注。索尼在个人电脑上配备英特尔的光接口“Light Peak”，将光传输引入到个人电脑，随着光传输成本的大幅下降，光传输有望在通信网络、高性能服务器、智能手机、计算机、家电等智能终端产品上得到全面应用。这些趋势的原动力源于在单芯片上混载光路与电路的硅光子技术的进步。

   2007年底光电混载的收发器IC在全球首次投产，目前已经有部分产品开始采用光传输技术。除开索尼的Light Peak笔记本电脑外，东京工业大学在超级计算机“TSUBAME2.0”互联的7000条光布线收发器采用了以硅光子技术在单芯片上混载光路和电路的IC。2012年，光传输有望应用于智能电话、电视机及通信路由器，2017年前后有望应用于超级计算机的处理器等。

   电信号技术的极限

   电信号提高传输速度时，耗电量会急剧增加，传输距离变得非常短。随着数据传输容量不断加大，从耗电、设计自由度、电磁噪声（EMI）及布线空间等方面来看，电布线已越来越接近极限。而光布线在这些方面则拥有很大的优势。
 
   以功耗为例，通信网络虽然其大部分已在使用光传输，但在实施IP数据包路径控制的路由器内部却进行着光电或电光转换以及利用电信号处理IP数据包，这些都产生了巨大的功耗。据NTT微系统集成研究所介绍，日本通信网络的路由器耗电量目前占日本总耗电量的约1％。而且“还在以5年增长10倍的速度不断增加”。NTT微系统集成研究所研究员山田浩治认为，最好的解决方法的光传输，将路由器内部的处理全部转换为光处理的话，单位bit的耗电量就会降至1/100以下。

   而随着2006年开始，在一些研究机构和公司的努力下，光元件实现了小型化（与电元件尺寸接近），制造成本得以大幅降低，而且最重要的是，为实现在单芯片上与电路的混载带来了可能性。



硅光子技术应用领域

   以基于硅光子技术的IC实用化为契机，研发体制也发生了变化。以往的研发总的来说是以学术机构为中心推进的，而如今正在走向以厂商主导的实用化为目标的真正形式。其中尤其要提到的是意在通过硅光子技术使处理器性能得以飞跃性提高的技术开发，在国家支援体制下，日美欧厂商及研究机构展开了激烈竞争。

   IBM公司、英特尔公司、麻省理工学院、日立制作所等美国和日本企业和研究机构已经展开了激烈的角逐。但硅光子技术目前都还处于开发阶段，由于开发这些技术的厂商及研究机构不同，因此元件的工作原理、构造及集成方法等也各异。要素技术处于分散状况的话，制造成本的降低效果就有限，因此很难形成像电路的CMOS工艺那样的冲击力。光技术也需要能够将全球研究人员的智慧聚集起来的、像CMOS那样的标准技术平台。 随着硅光子技术的成熟，光通信将向纵深发展，应用于全光通信网络、消费电子领域和服务器领域，以及计算机之间的芯片互联。更多更详细的报道，请查看技术在线（需注册）。