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硅基光子进展还面临哪些设计和工艺挑战

半导体行业观察  · 公众号  · 半导体  · 2017-05-16 08:50

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硅基光子的市场应用


电信、数据通信、多媒体、个人消费、测量传感、生物传感以及军事应用,其中,电信和数据连接占有其中的绝大部分。电信占据48%份额,数据通信占据34%份额。



国内外代表性公司


目前,尽管硅光子技术带来颠覆性的可能性仍不明朗,但众多器件和模块供应商已 将硅光子技术纳入其发展路线图,并开始增加研发资金,因为谁也无法承担忽视这项技 术所带来的后果。


国内外代表性公司如下:

Intel、IBM、HP、Acacia、Aurrion(Juniper)、Binoptics(MACOM)、Caliopa(HUAWEI)、Compass、Colorchip、Cyoptics(Avago)、Kotura(Mellanox)、Luxtera、Lightwire(Cisco)、Rockley Photonics、Skorpios、SiFotonics、TeraXion(Ciena)等


硅光子模块的最新进展:100G硅光模块


Luxtera宣布其采用了PAM4技术的100G CWDM2 QSFP光模块开始送样,2x100G PSM4模块也开始批量供货。


Acacia展示了Ball-Grid Array封装形式的200Gbps模块,为ASIC和PIC共同封装打下基础,将拥有更大的工作带宽和更好的热管理。


Mellanox展示了的100G PSM4模块产品线,并已送样200G QSFP28模块。


海信展示其100G PSM4 QSFP28光模块。


2016年,100G光模块市场高速增长,达到约11.5亿美元,基于硅光子技术的产品逐渐投入市场。


硅光器件最新进展——硅光APD for 25G PON


目前市场上的光纤到户容量,有几亿用户,这些用户未来都会升级,有些已经开始升级到10G-PON。SiFotonics能够提供类似成本结构的10G到100G芯片和组件技术,这会帮助推动现有用户升级到10G,并使得进一步演进到100G的路线变得现实清晰。


作为后10G-PON时代光接入技术国际标准的主要方案之一,100G-PON提供25G单波速率,100G单纤容量,为每用户提供1G以上超高带宽,将目前的GPON/EPON接入速度提升至少40倍。目前,100G-PON已在IEEE/FSAN/ITU-T等标准化组织中立项,预计未来3-5年内登场,然而其关键组件25G APD一直未成熟。


随着SiFotonics等公司开始推出硅光APD for 25G PON产品,这一市场也在逐渐走向成熟。



硅基光电子主要研究内容


目前,硅基光电子的主要研究内容主要分为以下六个方面:硅基集成光源方案、硅基光波导、高速调制器、光电探测器、耦合封装以及光电集成。


硅基集成光源方案



随着人们对大容量、高速和低成本的信息传播的要求越来越迫切, 近年来硅基光电子学得以蓬勃发展, 但硅基光源一直没有得到真正的解决, 成为制约硅基光电子学发展的瓶颈. 硅的间接带隙本质给高效硅基光源的实现带来很大困难, 实用化的硅基激光是半导体科学家长期奋斗的目标。


硅基光波导



对于以光纤为传输媒介的应用,平面光波导器件必须与光纤耦合。


目前,光波导分路器采用半导体工艺(光刻、腐蚀、显影等技术)制作。光波导阵列位于芯片的上表面,分路功能集成在芯片上。然后,在芯片两端分别耦合输入端以及输出端的多通道光纤阵列并进行封装。


硅基光波导主要面临的产品化问题:需要小尺寸、大带宽和低功耗的调制器。







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