矽晶・電子:科技創新—矽光子積體電路 | 就是愛看書
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矽光元件因有頻寬大、損耗低的特性,能夠提供很高的調變速率,因此傳輸量相當大,足以應付運算產業高速傳輸的需求。矽光子技術的發展應用將使資料中心的使用者,如搜尋引擎 ...
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林銘偉| 國家實驗研究院國家晶片系統設計中心
2012年,IBM宣布成功研製出實用化的矽光學晶片;2016年,英特爾宣布矽光子光電傳輸器將開始大規模出貨;2017年,矽光子公司Luxtera 宣布與國內晶圓廠龍頭台積電共同發展下世代的矽光子技術。隨著國際大廠的投入,矽光子積體電路的發展日益成熟,這項默默耕耘20年之久的技術似乎終於泛起日出般的光芒。
什麼是矽光子積體電路
大量數據處理與3D高畫質影音的需求日增,電腦運算速度因而要求不斷提升,而晶片間的通訊是電腦運算速度的主要關鍵。現今的電腦元件大多利用銅線或電路板上的線路連結,銅導線使用的最大問題是在傳送資料時有訊號損耗和熱量產生的問題,因此必須控制線路長度和設計必須控制。
除此之外,半導體製程為了提升電腦運算速度,常常需要在處理器上埋入多個運算電晶體,電阻及電容規格因而要求從40 nm、25 nm到16 nm不斷降低。然而當半導體技術被迫必須往奈米極限挑戰,不斷縮小元件尺寸的同時,電路複雜化最終將走到銅金屬導線傳遞的物理極限,而奈米矽光子學就是極限處的另一塊光明頂。
就理論而言:光沒有電荷與質量,傳輸距離可以更遠,且沒有實體線路的干擾,也沒有訊號衰減的問題。光速般的傳遞與零耗損是電無法匹敵的,因此把光學元件整合於奈米等級的積體化晶片上,用光波導的傳導取代銅等金屬線,並如同操縱電一般地操控光,發送出0101的訊號,這就是光子技術。
而矽材料的優勢在於一般光學通訊傳輸波長是1,310 nm和1,550 nm,矽本身對於這兩個波長都不會吸收,因此這兩個波段可以毫無阻礙地通過。簡而言之,矽光...
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