光子集成芯片：世界上最快的光芯片
在美國硅谷實驗室中，Infinera研發的創始人DavidWelch，手持著一個2厘米寬的金色的長方體，這就是用磷化銦等材料制成的半導體光子集成芯片。在這個外表看似簡單的芯片中，集成了大量的復雜的光電器件，使得光通信從此進入了一個更低成本更高容量的新時代。
光子集成技術是光纖通信最前沿、最有前途的領域。自1990年以來，密集波分復用系統(DWDM)的大規模應用，使得光通信有了飛速發展。DWDM系統中，多達80個不同波長的激光器調制的數據信號在光纖的一端復用，而后在一根細如發絲的光纖中傳送。在光纖的另一端，光信號被解復用為不同波長，不同波長的數據信號通過光電轉換最終進入到計算機。
在信息傳輸的過程中，激光器進行發光，光復用器對信號進行復用/解復用，調制器對信號進行編碼調制，檢測器進行光電檢測等等。在傳統DWDM系統中，這些器件都分離在不同的板卡中，整個系統龐大而又昂貴。“沒有人想過要將DWDM系統做在一個芯片上，也沒有人試著這么做過”，Infinera將不可能的事情變成可能。
2004年，大規模光子集成芯片——一對集成了50個光子器件的芯片呈現在人們的面前。此前，一些光芯片廠商只是做了一些少量器件的集成，現在，光子集成技術還成功地作出了400G和1.6T的芯片，實現了多達240個光器件的集成。
當人們還在固守著“全光通信”的思路的時候，網絡已在悄然改變。節點設備需要光電變換，通過“O-E-O”才能將信號進行整形和放大，從而傳給計算機。光子集成技術順應了時代發展，光子集成比傳統的分立“O-E-O”處理降低了成本和復雜性，帶來的好處是，以更低的成本構建一個具有更多節點的全新的網絡結構，更多的節點意味著更靈活的接入，更有效的維護和故障處理。
光子集成芯片制造并不是一件容易的事情。光子器件具有三維結構，比二維結構的半導體集成要復雜得多。將激光器、檢測器、調制器和其他器件都集成到芯片中，這些集成需要在不同材料多個薄膜介質層上重復地沉積和蝕刻，這些材料包括砷化銦鎵、磷化銦等。
磷化銦晶片在生產線上經過一種稱為光刻膠的漿狀化學物質進行包裹。紫外線光通過一個鏤空設計的模板照射到光刻膠上，產生了復雜的反應，其中一些半導體材料就粘在了晶片上，一些就被蝕刻掉了。
就像Intel使用光刻法制造PC機的硅微處理器一樣，光子集成達到了一個很高的技術水平。但是還有些重要的不同，“在Intel芯片中，全部都是硅材料。在光子領域中，還需要很多種的半導體材料”，Welch說。磷化銦晶片比硅片需要更多次的沉淀和蝕刻。
由于互聯網語音和視頻業務的不斷增長，傳統的1M～6M的互聯網接入帶寬變得不足，“我們正在考慮人們會需要25M、50M或者100M的帶寬。Welch說。為了滿足這樣的需求，互聯網公司還要在已經很擁擠的站點中繼續增加更多的設備。“隨著互聯網流量每年60%到100%的增長，不可能再繼續增加這些龐大的子架了”，Welch說。“光子集成技術將會成為滿足互聯網持續增長的重要因素”。
光子集成技術是光纖通信最前沿、最有前途的領域。自1990年以來，密集波分復用系統(DWDM)的大規模應用，使得光通信有了飛速發展。DWDM系統中，多達80個不同波長的激光器調制的數據信號在光纖的一端復用，而后在一根細如發絲的光纖中傳送。在光纖的另一端，光信號被解復用為不同波長，不同波長的數據信號通過光電轉換最終進入到計算機。
在信息傳輸的過程中，激光器進行發光，光復用器對信號進行復用/解復用，調制器對信號進行編碼調制，檢測器進行光電檢測等等。在傳統DWDM系統中，這些器件都分離在不同的板卡中，整個系統龐大而又昂貴。“沒有人想過要將DWDM系統做在一個芯片上，也沒有人試著這么做過”，Infinera將不可能的事情變成可能。
2004年，大規模光子集成芯片——一對集成了50個光子器件的芯片呈現在人們的面前。此前，一些光芯片廠商只是做了一些少量器件的集成，現在，光子集成技術還成功地作出了400G和1.6T的芯片，實現了多達240個光器件的集成。
當人們還在固守著“全光通信”的思路的時候，網絡已在悄然改變。節點設備需要光電變換，通過“O-E-O”才能將信號進行整形和放大，從而傳給計算機。光子集成技術順應了時代發展，光子集成比傳統的分立“O-E-O”處理降低了成本和復雜性，帶來的好處是，以更低的成本構建一個具有更多節點的全新的網絡結構，更多的節點意味著更靈活的接入，更有效的維護和故障處理。
光子集成芯片制造并不是一件容易的事情。光子器件具有三維結構，比二維結構的半導體集成要復雜得多。將激光器、檢測器、調制器和其他器件都集成到芯片中，這些集成需要在不同材料多個薄膜介質層上重復地沉積和蝕刻，這些材料包括砷化銦鎵、磷化銦等。
磷化銦晶片在生產線上經過一種稱為光刻膠的漿狀化學物質進行包裹。紫外線光通過一個鏤空設計的模板照射到光刻膠上，產生了復雜的反應，其中一些半導體材料就粘在了晶片上，一些就被蝕刻掉了。
就像Intel使用光刻法制造PC機的硅微處理器一樣，光子集成達到了一個很高的技術水平。但是還有些重要的不同，“在Intel芯片中，全部都是硅材料。在光子領域中，還需要很多種的半導體材料”，Welch說。磷化銦晶片比硅片需要更多次的沉淀和蝕刻。
由于互聯網語音和視頻業務的不斷增長，傳統的1M～6M的互聯網接入帶寬變得不足，“我們正在考慮人們會需要25M、50M或者100M的帶寬。Welch說。為了滿足這樣的需求，互聯網公司還要在已經很擁擠的站點中繼續增加更多的設備。“隨著互聯網流量每年60%到100%的增長，不可能再繼續增加這些龐大的子架了”，Welch說。“光子集成技術將會成為滿足互聯網持續增長的重要因素”。
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