光芯片，一般是由化合物半導(dǎo)體材料（InP和GaAs等）所制造，通過(guò)內(nèi)部能級(jí)躍遷過(guò)程伴隨的光子的產(chǎn)生和吸收，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光電信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換。

微電子芯片采用電流信號(hào)來(lái)作為信息的載體，而光子芯片則采用頻率更高的光波來(lái)作為信息載體。相比于電子集成電路或電互聯(lián)技術(shù)，光芯片展現(xiàn)出了更低的傳輸損耗 、更寬的傳輸帶寬、更小的時(shí)間延遲、以及更強(qiáng)的抗電磁干擾能力。

此外，光互聯(lián)還可以通過(guò)使用多種復(fù)用方式（例如波分復(fù)用WDM、模分互用MDM等）來(lái)提高傳輸媒質(zhì)內(nèi)的通信容量。因此，建立在集成光路基礎(chǔ)上的片上光互聯(lián)被認(rèn)為是一種極具潛力的技術(shù)，能夠有效突破傳統(tǒng)集成電路物理極限上的瓶頸。

光子芯片展望

回顧光芯片發(fā)展歷程，早在1969年美國(guó)的貝爾實(shí)驗(yàn)室就已經(jīng)提出了集成光學(xué)的概念。但因技術(shù)和商用化方面的原因，直到21世紀(jì)初，以Intel和IBM為首的企業(yè)與學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)才開(kāi)始重點(diǎn)發(fā)展硅芯片光學(xué)信號(hào)傳輸技術(shù)，期望能用光通路取代芯片之間的數(shù)據(jù)電路。

近年來(lái)隨著技術(shù)的發(fā)展，包括硅、氮化硅、磷化銦、III-V族化合物、鈮酸鋰、聚合物等多種材料體系已被用于研發(fā)單片集成或混合集成的光子芯片。

在過(guò)去數(shù)年里，光子集成技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)取得了許多進(jìn)展和突破。

據(jù)了解，目前純光子器件已能作為獨(dú)立的功能模塊使用，但是，由于光子本身難以靈活控制光路開(kāi)關(guān)，也不能作為類似微電子器件的存儲(chǔ)單元，純光子器件自身難以實(shí)現(xiàn)完整的信息處理功能，依然需借助電子器件實(shí)現(xiàn)。因此，完美意義上的純“光子芯片”仍處于概念階段，尚未形成可實(shí)用的系統(tǒng)。嚴(yán)格意義上講，當(dāng)前的“光子芯片”應(yīng)該是指集成了光子器件或光子功能單元的光電融合芯片，仍存在無(wú)法高密度集成光源、集成低損耗高速光電調(diào)制器等問(wèn)題。

光子集成電路雖然目前仍處于初級(jí)發(fā)展階段，不過(guò)其成為光器件的主流發(fā)展趨勢(shì)已成必然。光子芯片需要與成熟的電子芯片技術(shù)融合，運(yùn)用電子芯片先進(jìn)的制造工藝及模塊化技術(shù)，結(jié)合光子和電子優(yōu)勢(shì)的硅光技術(shù)將是未來(lái)的主流形態(tài)

硅基光電子集成芯片概念圖

高速數(shù)據(jù)處理和傳輸構(gòu)成了現(xiàn)代計(jì)算系統(tǒng)的兩大支柱，而光芯片將信息和傳輸和計(jì)算提供一個(gè)重要的連接平臺(tái)，可以大幅降低信息連接所需的成本、復(fù)雜性和功率損耗。隨著光芯片技術(shù)的發(fā)展迭代，大型云計(jì)算廠商和一些企業(yè)客戶的需求都在從100G過(guò)渡到400G，400GbE的數(shù)據(jù)通信模塊出貨量翻了一倍，在2021年達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的水平。

由此可見(jiàn)，光器件行業(yè)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈都在持續(xù)向滿足更高速率、更低功耗、更低成本等方向演進(jìn)升級(jí)，800G及更高速率產(chǎn)品也逐漸開(kāi)始使用，不同細(xì)分領(lǐng)域都面臨新技術(shù)的迭代和升級(jí)。

目前本土光芯片/光模塊廠商主要有：芯思杰、瑞識(shí)科技、新亮智能、度亙激光、長(zhǎng)瑞光電、立芯光電、源杰半導(dǎo)體、銳晶激光、索爾思光電、長(zhǎng)光華芯、華工科技、光迅科技、新易盛、云嶺光電、敏芯半導(dǎo)體、博創(chuàng)科技、中際旭創(chuàng)、縱慧芯光、曦智科技、劍橋科技、凌越光電、盛為芯等企業(yè)。

?編輯：黃飛