硅光子技術全面普及：體驗硅發光技術的進展（一）

關于在硅晶圓上實現光傳輸的“硅光子”技術，其實用化和研發的推進速度都超過了預期。其中，日本的進展尤其顯著。日本在高密度集成技術和調制器等的小型化方面世界領先，在CMOS兼容發光技術和光子結晶的開發方面的成果也震撼全球。硅光子技術的應用范圍有望從目前的主要用途——電路板間的數據傳輸擴大到芯片間和芯片內的傳輸。預計這方面的應用將在2020年前后實現實用化。

　　“硅光子”已經進入全面普及階段。利用該技術，各種光傳輸元件的大部分都可以通過CMOS技術集成到硅芯片上注1）。

　　注1）目前只有光源還需利用化合物半導體激光元件。

　　硅光子技術目前的主要用途是嵌在有源光纜（Active Optical Cable，AOC）*中的光收發器IC（圖1）。AOC在超級計算機、數據中心以及通信運營商的傳輸裝置領域的應用迅速擴大，是用于板卡和設備高速連接的光纜。

　　圖1：光傳輸的應用范圍將從板卡間擴大到芯片間，再到芯片內

　　本圖為最近和不久的將來的光傳輸導入領域。名為AOC（有源光纜）的服務器板卡間通信技術大部分都是利用硅光子技術的光傳輸。預計今后芯片間傳輸、CPU 內核間以及CPU內核內的全局布線等也將利用光傳輸。（攝影：（a）為美高森美公司（原卓聯半導體），（b）為Luxtera公司，（c）為阿爾特拉）

　　*AOC（Active Optical Cable）＝帶光收發器模塊的光纜。由于耐久性和可靠性高，在2008年前后，這種光纜在高性能計算機市場上的需求開始擴大。調查公司Global Information發布的數據顯示，2011年AOC的全球銷量為30.5萬根，銷售額為7000萬美元。該公司預測，2016年的銷量將達到 78.6萬根，銷售額將擴大到1.75億美元。

　　硅光子之所以能在AOC用光收發器領域取得這樣的成績，是因為可以通過量產大幅降低成本，這與采用CMOS技術的半導體產品一樣。而以前的AOC采用的是基于化合物半導體的分立元件，價格較高。

　　以風險公司為中心的市場將發生變化 開拓該用途的是美國加州理工學院成立的風險企業Luxtera，以及同為風險企業的Kotura公司。2008年前后開始量產的Luxtera于 2012年2月宣布，“已售出100萬個單位通道傳輸容量為10Gbit/秒的光IC”。Kotura也于2013年2月宣布，“光IC的銷量較上年翻了一番、相當于6萬通道/月”。從這些出貨量數據來看，這兩家公司的產品占了AOC市場的相當大一部分注2）。

　　注2） Luxtera與飛思卡爾半導體和意法半導體開展合作，Kotura與甲骨文等企業在技術開發和制造方面開展合作。

　　不過，該市場將迎來巨大的變化。因為思科系統和英特爾等企業相繼涉足該市場。在今后將形成市場的100Gbit/秒傳輸容量的AOC中，預計硅光子將掌握主導權。

　　思科的動作非常迅速。該公司2012年2月斥資2.71億美元收購了風險企業Lightwire，同年10月發布了基于硅光子技術的、支持 100Gbit/秒的光收發器規格“Cisco CPAK”，2013年3月發布了安裝有該規格光收發器模塊的傳輸裝置。

　　英特爾也于2013年1月發布了采用硅光子技術的AOC，該產品支持臉書主導的數據中心行業標準“Open Compute Project”。

　　芯片間光傳輸大勢所趨