硅光子的完美风暴

带宽的永不满足的胃口一直在DataceRy交换机的进步，预计每两到三年的容量将增加一次。

虽然使用100Gbps光模块部署的12.8Tbps交换机在网状数据中心中普遍存在，但预计将在未来两年内达到25tbps，然后在另外五到六年的50tbps排名前。

此时，将光信号转换为电子信号的开关 - 反之亦然 - 将达到使用传统互连技术不再支持带宽密度的拐点。

这就是硅光子的进来的地方。通过将光学模块包装到开关中，可以克服使用硅芯片传输光学信号的硅光子，这是克服的，为400gbps和超出光学链路铺平道路。

“这是硅光子的完美风暴，”IMEC的硅光子专业首席技术专家Joris Van Campenhout表示，基于比利时的研发装备，一直在200mm和300mm晶圆上开发硅光子凝固平台，结合高 - 速度电子。

“密度缩放是我们可以用硅光子学做得更好的东西。此外，我们可以跟踪产量，因为无需在给定芯片上构建更多组件。

“还有其他功能，即基于硅的解决方案可以在网尺度测试方面提供，以及使用先进的3D包装将光学和电气部件放在一起，”Campenhout添加。

随着世界上已经到达的大部分世界的硅晶圆制造基础设施，硅光子学准备用于晶圆级生产，即使遭受较宽采用的挑战，也在克服越来越克服。

对于一个，产生红外光束以发送数据的激光器设备消耗大量功率以弥补传输损耗。

“你拥有的损失越多，激光需要产生的功率越多，完成工作，”Campenhout说。“所以，我们试图减少全光链路的损失，从主动组件到高速调制器，到光纤和电子芯片之间的光纤结构。”

减少硅光子的热占地面积的另一种方法是将光学器件带入主机集成电路（IC），其中接收和处理数据，减轻了将光学模块连接到IC的电气链路。IMEC也在寻找热建模和使用超越空气冷却的其他冷却系统。

尽管有这些挑战，但硅光子学已经是商业现实。每年发运两到三百万的收发器和接收器系统之间的Campenhout估计。

“对于光学产业来说，它开始变得重要，”Campenhout说：“但对于CMOS行业来说，它仍然是海洋中的一滴水。”

与任何新兴技术一样，具有临界质量的硅光子用户和应用将推动生产成本。

Campenhout看到了扩展到数据中心超越的技术 - 例如在“一个框中的超级计算机”，它使用图形处理单元运行带宽密集的人工智能应用。

“今天，这一切都用电互连，”Campenhout说。“但是几代人进入了未来，您可以期待光学器件将在董事会层面本身的拐点。”

直到那时，还有另一个障碍。虽然光学模块存在标准，但在实现硅光子的方式存在佩戴差异。

Campenhout审议参考设计将有助于至少标准化接口规范，以及光学方式用硅芯片打包。

“这将有助于在行业中带来一些焦点，以减少实施方案的数量，并为特定实施提升卷，以便每个人都可以从降低成本中受益，”他说。