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IBM展示CMOS制程硅光子芯片研发成果
2021-11-01 00:40
本文摘要:IBM在近日于美国硅谷举办的年度雷射暨电光学(ConferenceonLasersandElectroOptics2015)会议上,展出了堪称几乎统合的分波多工CMOS硅光子(siliconphotonics)芯片,为一种能让光与电共存的廉价、商业化芯片生产技术铺路。

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IBM在近日于美国硅谷举办的年度雷射暨电光学(ConferenceonLasersandElectroOptics2015)会议上,展出了堪称几乎统合的分波多工CMOS硅光子(siliconphotonics)芯片,为一种能让光与电共存的廉价、商业化芯片生产技术铺路。  上述IBMResearch所展出的芯片,是由坐落于瑞士苏黎世(Zurich)的实验室以及美国纽约州YorktownHeights的T.J.Watson实验室联合合作,长达15年的硅光子技术研究成果;顾问机构Envisioneering的研究总监RickDoherty回应,该款100Gbps收发器芯片,以IBM命名为CMOS整合式奈米光子技术(IntegratedNano-PhotonicsTechnology)制作,充份表明IBM在硅光子研究领域的领导地位。  硅光子技术的问题仍然在于芯片的光学介面,不过IBM的光子解决方案能被应用于系统单芯片(SoC),以廉价的标准连接器(edgeconnector)在光学之间传输光,或是只要将CMOS芯片边缘相接在一起就能展开芯片对芯片的通讯。

  IBM目前展出的芯片将4个25Gbps地下通道──每个地下通道的波长都略有不同──融合为单一100Gbps地下通道;Doherty认为:我没什么IBM如果IBM要加到更加多通道不会有什么问题,目前的技术最少可以融合8个地下通道。  晶舟(Fabcassette)承装着以IBM整合式奈米光子技术(INPT)制作的CMOS晶圆片切割成出来的数百颗100Gbps收发器,在单一芯片中融合了电与光  此研究成果得自于在实验室长时间的希望,IBMResearch物理科学部门(PhysicalSciences)研究总监SupratikGuha回应,该公司从2000年进行硅光子技术研发:因为我们理解该技术在资料处置方面的所有商机,我们坚信研究成果能促成市场上第一款可商业化的、将CMOS与硅光子统合在完全相同芯片中的产品。

  目前该芯片的4个雷射地下通道──分别以25Gbps的速度在芯片上运作──是以锗(germanium)光学探测器以及光学解多工器(demultiplexers),将之融合为单一100Gbps电子讯号,在必须时展开处置;该电子讯号能以干涉仪(interferometers)调变四道芯片外的雷射,沦为在芯片边缘外前进的光脉冲。  IBMResearch硅光子部门(SiliconPhotonicsGroup)经理WillGreen回应,雷射是由芯片外引进,已展开调变,但最后他们期望能将三五族(III-V)雷射也统合到芯片中。IBM还在著手开发设计套件,让工程师能研发各种有所不同的应用于,从最简单的中继器(repeater)到最简单的、今日必须许多便宜线性元件才能构成的光子运作系统。  IBM的全整合式分波多工CMOS光子芯片,含有四个独立国家的升空地下通道(右边的眼图),有四个有所不同波长的25Gbps收发器地下通道(左),利用芯片上的分波多工器展开融合或分离  Green回应,IBM的设计套件能让工程师打造出各种类型的光子CMOS电路,还包括100G乙太网路、大型交换机与其他高速光学通讯应用于所需的关键元件:我们能将收发器与处理器配上,应用于大型无线网路,甚至也能应用于智慧型手机中,以光纤来操作者天线讯号电源。

  Guha则回应,IBM的硅光子芯片在资料中心应用于中,能扮演着可扩展发送(scalabletransceiver)器的角色,必要展开两个点的通讯,不必中继器,因此能克服今日VCSEL(verticalcavitysurfaceemittinglaser,VCSEL)联结之频宽-距离的容许。  他特别强调:我们所展出的是该单芯片以分波多工所达成协议的资料速率,光学滤波器融合与分离出来多工色彩,就能已完成硅光学元件的解多工程序;这一切只要用于任何一座CMOS晶圆厂的硅与电介质生产的单一芯片,配上以次100奈米(sub-100nm)绝缘上覆硅(silicon-on-insulator)生产的锗薄膜光探测器。


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