什么是硅光子晶体耦合石墨烯技术呀？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-10-16 01:26 标签： 硅光子晶体耦合石墨烯
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全面解读硅光子技术的前世今生
近日IBM宣布已经研制成功实用化的硅光学芯片，让这项已经有二十年发展历史的技术看到了大规模商用化的曙光。
　　近日IBM宣布已经研制成功实用化的硅光学，让这项已经有二十年发展历史的技术看到了大规模商用化的曙光。　　【前世】　　早在上世纪九十年代，IT从业者就开始为半导体芯片产业寻找继任者。光子计算、量子计算、生物计算、超导计算等概念一时间炙手可热，它们的目标都是在硅芯片发展到物理极限后取而代之，以延续摩尔定律。　　其中光子计算一度被认为是最有希望的未来技术。与半导体芯片相比，光芯片用超微透镜取代晶体管、以光信号代替电信号进行运算。光芯片无需改变二进制计算机的软件原理，但可以轻易实现极高的运算频率，同时能耗非常低，不需要复杂的散热装置。与电脑对应，设想中的光学计算机被称作&光脑&。早年甚至有人预言2015年光脑就会开始取代硅芯片。　　理想是美好的，现实总是残酷的。科学家和工程师很快就发现制造纳米级的光学透镜是如此困难，想在小小的芯片上集成数十亿的透镜远远超出了人类现有的技术水平。真正实用化的光子计算技术恐怕要再等几十年才会出现，于是IT业放弃了这一理想，转而继续挖掘半导体技术的潜能。　　【今生】　　虽然光子计算的研究沉寂了，但科研单位并未放弃将光线引入芯片世界的努力。很快人们发现用光通路取代电路来在硅芯片之间传输数据是很有潜力的应用方向：光信号在传输过程中很少衰减，几乎不产生热量，同时可以轻松获得恐怖的带宽；最重要的是在硅芯片上集成光学数据通道的难度不算太高，不像光子计算那样近乎幻想。于是从21世纪初开始，以Intel和IBM为首的企业与学术机构就开始重点发展硅芯片光学信号传输技术，期望有朝一日能用光通路取代芯片之间的数据电路。　　音频接口如今随处可见，这类设备的体积较大，无法集成进芯片　　以激光代替电路传递数据的技术对普通人来说并不陌生，音频设备常见的光纤数字接口就是一个典型例子。如今城市新建宽带网络已经普遍使用光纤取代了铜缆，大大提升了网络的接入带宽。光信号技术有很多优势，但传统光学数据设备的体积庞大，难以应用在芯片级的信号网络中。硅光学技术的目标就是在芯片上集成光电转换和传输模块，使芯片间光信号交换成为可能。使用该技术的芯片中，电流从计算核心流出，到转换模块通过光电效应转换为光信号发射到电路板上铺设的超细光纤，到另一块芯片后再转换为电信号。　　芯片级光电转换模块
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硅光子技术
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硅光子技术是一种基于硅光子学的低成本、高速的光通信技术，用激光束代替电子信号传输数据，英特尔实验室通过混合硅激光器技术的集成激光器，首次实现了基于硅光子的数据连接。
硅光子技术相关词条
硅光子是一种令人振奋的技术，是基于硅和硅基衬底材料（如 SiGe／Si、SOI 等），利用现有 CMOS 工艺进行光器件开发和集成的新一代技术，结合了集成电路技术的超大规模、超高精度制造的特性和光子技术超高速率、超低功耗的优势……
根据市场研究公司YOLEDéveloppements，数据中心以及其他几项新应用将在2025年以前为硅光子技术带来数十亿美元的市场。
“硅光子技术已经达到大规模成长之前的引爆点了，”Eric Mounier指出，“事实上，我们估计以硅光子技术封装的收发器市场将在未来十年快速成长达到60亿美元的市值。”
“硅光子技术已经达到大规模成长之前的引爆点了，”Eric Mounier指出，“事实上，我们估计以硅光子技术封装的收发器市场将在未来十年快速成长达到60亿美元的市值。”
通过提升数据中心芯片效率，硅光子技术能大幅提振英特尔业绩。罗兰德说，硅光子技术能大幅提升两个芯片间数据传输速度——就像两个芯片是一个芯片那样，而且能耗更低。
据外媒报道，英特尔正在开发一项新技术——硅光子，它能够加快芯片间数据传输速度，有助于数据中心节能和提速。
基于非线性光聚合物材料开发光子集成器件的Lightwave Logic公司日前推出其聚合物光子集成线路P2IC设计平台。
硅光子是颠覆性的技术。硅光子本来用在短距离通信，但是现在随着硅光调制技术的不断提高，已经开始能用在长途传输领域。这就是一种颠覆。硅光子的优势在于支持低成本制造，与其他电子器件生产兼容。
以移动互联网、智能终端、大数据、云计算为代表的新兴信息技术对信息基础设施、网络、终端设备等提出了空前挑战。
不少业内人士预测，硅光子（Silicon Photonics，SiP）是实现低价、光连接的大规模生产，从而从根本上改变光器件和模块行业的一种技术。
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解析硅光子的技术原理及市场发展状况
硅光子技术即在硅晶圆上实现光传输，用激光束代替电子信号传输数据，是一种基于硅光子学的低成本、高速率的光通信技术。
　　据了解，Intel自90年代中期就开始对硅光子技术进行长期研究，2008年12月Intel宣布，公司已经使用硅材料创造了雪崩光电二极管（APD）的性能世界纪录，频率高达340GHz。除了光通讯外，硅APD还能够运用在诸如传感器、成像、量子密码学以及生物学应用中。而在今年1月，Intel发布了采用硅光子技术的有源光缆（AOC），该产品支持脸书主导的数据中心行业标准&Open Compute Project&。　　同样涉足AOC市场的还有思科系统，早在2012年2月思科就斥资2.71亿美元收购了风险企业Lightwire，布局硅光子技术的发展，同年10月发布了基于硅光子技术的、支持100Gbit/s的光收发器规格&Cisco CPAK&，2013年3月发布了安装有该规格光收发器模块的传输装置。　　IBM也提出了硅光子芯片光互连系统，其中光链接层可利用三维垂直整合技术加入至多核心运算层，形成一所谓&超级芯片&架构。IBM目前已开发标准90纳米制程的初步硅光连结层，该光链接层上有被动光纤耦合器、多任务器、解多任务器、高速硅调制器、硅锗光侦器、驱动电路及转阻放大器，藉由多波长分工概念，每个硅波导数据传输量可达25Gbit/s，但如何整合光源、降低组件消耗功率仍是一大挑战。　　由于思科系统和英特尔等企业相继涉足AOC市场，预计在今后将形成市场的100Gbit/s传输容量的AOC中，硅光子将掌握主导权。早在2012年，硅谷创业家Andreas Bechtolsheim就曾表示，硅光子技术可望在2014年走向市场，实现更具成本效益的100Gb/s网络。　　硅光子技术应用的分析　　就目前的情况看硅光子现阶段在光通讯的用途上还主要应用于：有源光缆、100G以太网和Infiniband模块。据调查公司Global Information发布的数据显示，2011年AOC（有源光缆）的全球销量为30.5万根，销售额为7000万美元，该公司预测2016年销量将达到78.6万根，销售额将扩大到1.75亿美元；而2013年5月份Mellanox以8200万美元收购硅光子器件公司Kotura，就是冲着100Gbit/s以太网和InfiniBand产品而来，InfiniBand产品成为某些数据中心互连首选。2012年2月，思科斥资2.71亿美元收购硅(CMOS)光子技术公司Lightwire，同年10月即发布基于硅光子技术的、支持100Gbit/秒的光收发器规格&Cisco CPAK&，今年3月又发布了安装有该规格光收发器模块的传输装置。
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