激光芯片新发现硅光子

IBM周二宣布，在芯片领域实现了一项突破，可以利用光脉冲快速发送数据，从而借助激光通讯技术加速电脑的变革速度。

IBM周三将讨论该公司在利用硅制造光通讯元件领域的优势，而硅原本是传统电脑芯片的主要材料。IBM表示，该研究为未来的芯片开辟了一条道路，使之可以每秒发送超过1TB的数据，比当今的高性能电脑经常使用的光学元件快了25倍。

光学技术已经给长距离通讯带来了革命，用激光和光缆的组合代替了传输电信号所使用的低能铜线，从而通过众多高速通道发送信息。包括IBM、英特尔和Luxtera在内的众多企业都在借助高容量半导体制造技术，在微观层面复制这种方法。

这项技术的基本要素有时被称作硅光子(silicon photonics)，已经开始被超级计算机用于建立服务器间的高速连接。企业目前都在竞相提升零部件速度，并大幅降低成本，以便使光学连接也能够用于提升PC和消费电子设备内部及其相互间的通讯速度。

IBM硅整合纳米光子项目主管尤里·弗拉索夫(Yurii Vlasov)表示，首款基于该研究的商用产品将在3至5年内上市。“我们做好了向前推进的准备。”他说。

许多光学组件通常都是利用砷化镓和磷化铟等材料制成。而作为一种替代物，硅的成本要低得多，但是在发光效率等方面却存在不足。

研究人员已经逐步克服了这些挑战，利用硅开发了一系列基础材料，其中一些零部件可以调节激光脉冲，从而对数据进行编码并探测这类信号。

作为该领域的专家，弗吉尼亚大学电器和电脑工程教授乔伊·坎贝尔(Joe Campbell)说：“硅光子多年以来都是一种矛盾修饰法。”但过去几年有了更为剧烈的变化，甚至超出该技术最乐观的支持者的想象。

成立9年的Luxtera是首批推出硅光子产品的企业之一。这家私有企业出售的芯片将被安装于一种收发机中出售，这种收发机配备4个数据信道，每个信道的传输速度都能够达到10GB/秒(总和为40GB/秒)。该公司还表示，与使用传统材料开发的传输速度超过40GB/秒的设备相比，该产品具备成本和技术优势。

Luxtera CEO格雷格·杨(Greg Young)表示，连接两台电脑的硬件和布线成本起价为150至200美元，他还预计，这一价格今后将稳步下滑。Luxtera还宣布了每个信道的传输速度达到25GB/秒甚至更高的技术。格雷格·杨，该技术有望在1至2年内上市。

IBM的重点是将光学元件与必要的电器元件整合到一个硅片上，大幅降低体积和成本。IBM的弗拉索夫说，IBM已经证明，利用该公司的技术制造出的数据信道尺寸，仅为其他厂商目前用硅制造的数据信道尺寸的十分之一。

格雷格·杨对这一说法持怀疑态度，他认为IBM似乎是将其成果与Luxtera的老产品进行比较，因为他们的老产品采用了较大的电路元件。他说：“我们目前已经推出了性能更强的商用产品，而且具备与他们的研究相同的密度。”

作为微处理器芯片领域的领导厂商，英特尔也宣布了一系列硅光子领域的重要成果。其中一个区别在于，英特尔将利用硅来制造激光器和其他光学元件(尽管也要借助磷化铟的辅助)。英特尔表示，之所以采用这种棘手的方法，主要是为了降低光学连接价格，使之能够被消费产品采用。IBM和Luxtera则不同意这一观点，他们倾向于使用其他企业利用传统材料开发的激光器。

英特尔去年夏天表示，已经开发出了一个以硅为基础的收发器研究原型，内有4个数据信道，每个信道的传输都能达到12.5GB/秒。“我们已经在实验室里实现了泛函链接，我们还将努力提高带宽。”英特尔光子技术实验室主任马里奥·帕尼西亚(Mario Paniccia)说。

但他拒绝透露推出商用产品的具体时间表。“我们估计将在不久的将来实现商用。”他说。