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硅光子芯片互连应用指日可待

2013-05-21 14:58
姚看江湖
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  由于近几年数字服务与数字内容等宽带数据传输市场逐渐成熟,利用光做为载波基础的各类新颖数字格式信号传输技术又开始被广泛探讨。特别的是,许多研究重点已从远距的光纤网络转至点对点(又称光链接)中距离的光纤到户(FTTx)、数据中心(Data Center)服务器的数据传输,乃至近距离高速运算服务器内部模块的信号传输,甚至于进入消费型电子产品,包括计算机、高画质电视及三维(3D)图像处理等宽带产品,以及室内有线影音传输系统,亦为光通信技术的研究范畴。

  比较著名的例子是在2011年由索尼(Sony)所开发的VAIO-Z高阶笔记本电脑,已经搭载英特尔(Intel)的Thunderbolt(原名Lightpeak)技术,其传输带宽最高可达10Gbit/s,而苹果(Apple)也已在开发相关的技术。另一方面,业界正致力结合硅基集成电路(IC)的成熟技术优势,从而开发硅基光电整合集成电路中之光互连传输。由于金属导线的传输带宽会受到本身组件特性而受限,利用光通信则能有效突破金属导线在高速传输时损耗导致的带宽距离乘积限制。为整合光通信与现有集成电路,以硅为基底的各式功能性光电组件成为目前方兴未艾的热门研究领域。然而,利用光连结做高速中短距离数据传输,成本仍是一项重要考虑。

  降低三五族芯片/封装成本 高速硅光电组件炙手可热

  传统光通信模块是将三五族半导体芯片、高速电路硅芯片、被动光学组件及光纤封装而成,其中成本主要来自三五族半导体芯片及系统封装。虽然其传输速度可达40Gbit/s以上,但比起用电缆传输而言,价格却相对昂贵许多,因此近几年来,高速硅光电(Silicon Photonic)组件变成一项相当热门的研究题材(图1),主要研究动机是想藉由芯片量产技术降低芯片生产成本、提升良率,另一方面,经由缩小硅光电、光学组件的尺寸,进一步和后端电路整合在一起,降低封装成本。

  图1 硅光电组件发展图及未来传输发展图

  现阶段硅光电技术应用于光连结大致可分为三大领域——主动式光缆(Active Optical Cable)、热插入光电传收模块(Plug-in Optical Transceiver Module)及芯片内链接(On-chip Optical Interconnect)。

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