硅光子技術(shù)自1969年由貝爾實(shí)驗(yàn)室提出以來(lái)，就一直受到廠商的廣泛關(guān)注。本世紀(jì)初， IBM、Intel、Sun Microsystems（ 后 并 入 Oracle）、NTT/NEC 等公司便設(shè)立獨(dú)立硅光子部門并投入大量資源，和學(xué)術(shù)界一起對(duì)硅光子產(chǎn)業(yè)進(jìn)行深入研究，IBM和Intel也都推出了相應(yīng)的硅光子芯片。而在產(chǎn)學(xué)研三方的努力下，近十年更是催生了Luxtera、Kotura（2013年被Mellanox收購(gòu)，2018年初宣布關(guān)停1550nm硅光產(chǎn)線）、Lightwire（2012年被思科收購(gòu)） 、Aurrion（2016年被Juniper Networks收購(gòu)）和Acacia等一波聚焦在硅光子通信的公司，硅光子產(chǎn)業(yè)一觸即發(fā)。

　　2017年硅光子產(chǎn)業(yè)陣容

　　Yole認(rèn)為行業(yè)距離全世界大規(guī)模部署高集成器件的臨界點(diǎn)已經(jīng)十分臨近。從半導(dǎo)體代工巨頭動(dòng)態(tài)來(lái)看TSMC與Luxtera合作，GlobalFoundries與Ayar Labs合作都對(duì)硅光子商用起到重要的推動(dòng)作用。

　　2017-2021硅光子路線圖

　　下面讓我們來(lái)看一看近一年來(lái)硅光子產(chǎn)業(yè)的一些最新動(dòng)向。

　　IBM

　　2018年2月，IBM研究院宣布，首次完成設(shè)計(jì)與測(cè)試完全整合的波長(zhǎng)多工硅光子芯片，而且很快就可用于100Gb/s的光收發(fā)器的生產(chǎn)，未來(lái)將可讓資料中心有更高的資料傳輸率及頻寬，以因應(yīng)云端運(yùn)算及大資料應(yīng)用的需求。

　　2018年4月，IBM公司Thomas J. Watson研究中心的團(tuán)隊(duì)展示了一種基于硅光子技術(shù)的芯片級(jí)光譜儀，對(duì)甲烷的探測(cè)靈敏度達(dá)100ppm。

　　IBM 硅光子光譜儀

　　該平臺(tái)采用光纖連接1650 nm半導(dǎo)體激光器和砷化鎵銦（InGaAs）近紅外探測(cè)器來(lái)探測(cè)甲烷濃度，并使用可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)（TDLAS）。這種方式為未來(lái)用于氣體泄漏檢測(cè)和廢氣偷排監(jiān)測(cè)等應(yīng)用提供低成本、高靈敏度的甲烷探測(cè)器解決方案。IBM研究人員表明，光譜范圍可以從中紅外擴(kuò)展到8um波長(zhǎng)區(qū)域，也就是能探測(cè)到分子振動(dòng)的“指紋區(qū)”，因此潛在應(yīng)用范圍變得更加廣泛了。

　　Intel

　　2018年9月，在羅馬召開(kāi)的歐洲光通信會(huì)議（ECOC）上，Intel公布了其新型硅光子接收器的規(guī)格，旨在為通信和云服務(wù)商提供支持 5G 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展的硬件。Intel提到，滿足下一代 5G 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施寬帶需求的新型 100G 硅光子收發(fā)器，不僅可以開(kāi)箱即用、還能夠應(yīng)對(duì)最惡劣的環(huán)境條件。

　　英特爾（Intel）的硅光子學(xué)100G CWDM4(粗波分復(fù)用4通道) QSFP28增溫光收發(fā)器采用雙速率40gbps / 100gbps CPRI和eCPRI，雙速率單模光纖達(dá)10km以上。此外，低功耗100g CWDM4收發(fā)器能夠在-20°C至85 °C的溫度范圍內(nèi)工作，最大功耗為3.5瓦。Silicon Photonics 100G CWDM4（粗波分復(fù)用 4 通道）QSFP28 光收發(fā)器的工作溫度范圍比較廣，具有雙速率 40Gbps / 100Gbps 通用公共射頻接口（CPRI）和 eCPRI，雙工單模光纖下的使用距離可達(dá) 10 公里。此外，低功耗 100G CWDM4 收發(fā)器可在 -20 ~ 85℃ 溫度范圍內(nèi)工作，最大功耗僅為 3.5W 。

　　新推出的耐候型收發(fā)器，能夠?yàn)槠髽I(yè)數(shù)據(jù)中心和大型云服務(wù)商提供高速 5G 連接，且可與路由器、以太網(wǎng)交換機(jī)、客戶端電信接口、以及其它類型的設(shè)備一起運(yùn)行。

　　Luxtera

　　近日，傳言思科將以6.6億美元收購(gòu)硅光子芯片廠商Luxtera，意在加大對(duì)硅光子產(chǎn)業(yè)的布局。早在2012年，思科就曾以2.7億美元收購(gòu)硅光子公司Lightwire。

　　Luxtera是硅光子領(lǐng)域擁有最悠久歷史的公司。與這一悠久歷史相對(duì)應(yīng)的是他們的硅光模塊出貨量。雖然至今無(wú)法和傳統(tǒng)模塊的出貨量相提并論，但是其增速卻是前所未有的。

　　在2017年初的OFC 大會(huì)上，Luxtera 推出了2 x 100G PSM4 硅光模塊，該模塊已贏得愛(ài)立信HDS 超級(jí)數(shù)據(jù)中心應(yīng)用。

　　除此以外，Luxtera 還計(jì)劃在2018 年將臺(tái)積電7nm 工藝應(yīng)用于100G Base-DR 和400G Base-DR 上以進(jìn)一步降低產(chǎn)品功耗的成本。商用硅光產(chǎn)品早些年就已經(jīng)推出，只是當(dāng)時(shí)受制于良率等問(wèn)題，與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比還未展現(xiàn)出其價(jià)格優(yōu)勢(shì)。然而，隨著工藝技術(shù)的提高，此種局面也在發(fā)生逐步改善。 以Luxtera 應(yīng)用硅光技術(shù)的100G PSM4 產(chǎn)品為例，該產(chǎn)品借助硅光技術(shù)將激光器的數(shù)量降低到了一支，大大降低了產(chǎn)品成本。據(jù)悉，相關(guān)產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)2-3 萬(wàn)支/月的出貨量，每支價(jià)格大約在270 美金，并且隨著出貨量的增加，價(jià)格有進(jìn)一步下降的空間，這也為硅光產(chǎn)品替代傳統(tǒng)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用打下基礎(chǔ)。硅光技術(shù)的大規(guī)模商用或?qū)⒓铀俚絹?lái)?？上У氖牵琇uxtera一直未有公開(kāi)這一計(jì)劃的進(jìn)展情況。

　　MACOM

　　2018年3月，MACOM宣布推出MAOT-025402 CWDM4發(fā)射器光學(xué)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-37053A CDR配合使用，共同構(gòu)成QSFP28 CWDM4解決方案的完整高速傳輸路徑。

　　MAOT-025402的核心是MAOP-L284CN L-PIC器件，此器件在單個(gè)硅光子集成電路（PIC）中集成有四個(gè)高性能25Gbps CWDM波長(zhǎng)，可基于雙工單模光纖實(shí)現(xiàn)100Gbps通信。MACOM的L-PIC平臺(tái)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(gè)CW激光器、監(jiān)測(cè)光電二極管、高帶寬波導(dǎo)管、調(diào)制器和CWDM復(fù)用器。L-PIC平臺(tái)借助MACOM獲得專利的自對(duì)準(zhǔn)端面蝕刻技術(shù)（SAEFTTM）將激光器精確嵌入到硅芯片上，無(wú)需主動(dòng)進(jìn)行激光器對(duì)準(zhǔn)，幫助客戶大幅降低成本，從而實(shí)現(xiàn)主流部署。