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IBM展示CMOS制程硅光子芯片研发成果

2019-08-15 17:33:51来源:励志吧0次阅读

  IBM在近日于美国硅谷举行的年度雷射暨电光学(Conference on Lasers and Electro Optics 2015)会议上,展示了号称完全整合的分波多工CMOS硅光子(silicon photonics)芯片,为一种能让光与电并存的廉价、商业化芯片生产技术铺路。

  上述IBM Research所展示的芯片,是由位于瑞士苏黎世(Zurich)的实验室以及美国纽约州Yorktown Heights的T.J. Watson实验室共同合作,长达15年的硅光子技术研究成果;顾问机构Envisioneering的研究总监Rick Doherty表示,该款100Gbps收发器芯片,以IBM命名为CMOS整合式奈米光子技术(Integrated Nano-Photonics Technology)制作,充分显示IBM在硅光子研究领域的领导地位。

  硅光子技术的问题一直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(edge connector)在光学之间传输光,或是只要将边缘接在一起就能进行芯片对芯片的通讯。

  IBM目前展示的芯片将4个25Gbps通道──每个通道的波长都略有不同──结合为单一100Gbps通道;Doherty指出: 我看不出IBM如果IBM要添加更多通道会有什么问题,目前的技术至少可以结合8个通道。

  晶舟(Fab cassette)承装着以IBM整合式奈米光子技术(INPT)制作的CMOS晶圆片切割出来的数百颗100Gbps收发器,在单一芯片中结合了电与光

  此研究成果得自于在实验室长时间的努力,IBM Research物理科学部门(Physical Sciences)研究总监Supratik Guha表示,该公司从2000年展开硅光子技术研发: 因为我们了解该技术在资料处理方面的所有商机,我们相信研究成果能催生市场上第一款可商业化的、将CMOS与硅光子整合在相同芯片中的产品。

  目前该芯片的4个雷射通道──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,在需要时进行处理;该电子讯号能以干涉仪(interferometers)调变四道芯片外的雷射,成为在芯片边缘外行进的光脉冲。

  IBM Research硅光子部门(Silicon Photonics Group)经理Will Green表示,雷射是由芯片外引入,已进行调变,但最终他们希望能将三五族(III-V)雷射也整合到芯片中。IBM还在着手开发设计套件,让工程师能开发各种不同的应用,从最简单的中继器(repeater)到最复杂的、今日需要许多昂贵离散元件才能组成的光子运作系统。

  IBM的全整合式分波多工CMOS,内含四个独立的发射通道(右边的眼图),有四个不同波长的25Gbps收发器通道(左),利用芯片上的分波多工器进行结合或分开

  Green 表示,IBM的设计套件能让工程师打造各种类型的光子CMOS电路,包括100G乙太路、大型交换机与其他高速光学通讯应用所需的关键元件: 我们能将收发器与处理器搭配,应用于大型无线路,甚至也能应用于智慧型中,以光纤来操作天线讯号开关。

  Guha则表示,IBM的硅光子芯片在资料中心应用中,能扮演可扩充收发(scalable transceiver)器的角色,直接进行两个点的通讯,不须中继器,因此能克服今日VCSEL (vertical cavity surface emitting laser,VCSEL)连结之频宽-距离的限制。

  他强调: 我们所展示的是该单芯片以分波多工所达成的资料速率,光学滤波器结合与分离多工色彩,就能完成硅光学元件的解多工程序;这一切只要使用任何一座CMOS晶圆厂的硅与电介质制造的单一芯片,搭配以次100奈米(sub-100nm)绝缘上覆硅(silicon-on-insulator)生产的锗薄膜光探测器。

2006年重庆金融E轮企业
2015年绍兴Pre-A轮企业
2012年天津文创教育战略投资企业
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