如果要問：什么技術(shù)讓思科、富士通、英特爾、IBM、甲骨文這些在IT不同領(lǐng)域中稱王稱霸的廠商能夠趣味相投？答案盡人皆知——云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、社交網(wǎng)絡(luò)，這是當(dāng)下的產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)。

　　上述產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)不僅讓人們重新認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)的價(jià)值，也讓數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算資源的需求變得更為貪婪，而其中數(shù)據(jù)傳輸帶寬已經(jīng)成為計(jì)算性能提高的瓶頸。

　　但要問這些廠商下一步的興趣點(diǎn)在哪里？知道硅光電子學(xué)這個(gè)名詞的人就不多了。未來，首先是云計(jì)算、大數(shù)據(jù)這樣的后臺(tái)應(yīng)用，然后是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等個(gè)人計(jì)算設(shè)備都將與硅光電子學(xué)密不可分。

　　事實(shí)上，從2004年英特爾實(shí)驗(yàn)室在《自然》雜志上發(fā)文宣布硅光電子學(xué)實(shí)質(zhì)性的突破——1Gbps硅光調(diào)制器研制成功到今天，已經(jīng)整整十年。這十年是硅光電子學(xué)逐步走向成熟的十年。

　　在2013年5月慶祝以太網(wǎng)誕生40周年儀式上，博通公司創(chuàng)始人兼CTO Henry Samueli在接受媒體采訪時(shí)表示，硅光電子學(xué)在網(wǎng)絡(luò)交換中是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)，因?yàn)楝F(xiàn)有的電子交換方式在功耗和用電成本上變得日益昂貴，因此，在超越Tbps時(shí)，硅光電子學(xué)將會(huì)變得很有意義。

　　而作為計(jì)算廠商的甲骨文比網(wǎng)絡(luò)廠商博通更加樂觀，同樣是在2013年，甲骨文硅光電子學(xué)首席技術(shù)專家A.V. Krishnamoorthy表示，未來五年內(nèi)，所有的服務(wù)器都將在25Gbps或更快一點(diǎn)的速率上相互連接。

　　最新的消息是今年6月中旬，美國(guó)《商業(yè)周刊》報(bào)道說，惠普實(shí)驗(yàn)室將其研發(fā)經(jīng)費(fèi)的75%投入到名為“機(jī)器”(The Machine)的下一代計(jì)算架構(gòu)研發(fā)項(xiàng)目中。在這個(gè)大賭注中，將會(huì)有全新的操作系統(tǒng)、新型的內(nèi)存和超快的總線/外設(shè)互連，而這一超快的互連就建立在硅光電子學(xué)基礎(chǔ)之上。惠普告訴《商業(yè)周刊》，“機(jī)器”將會(huì)在未來幾年內(nèi)商品化。

　　最后一塊空地

　　硅光電子學(xué)為什么會(huì)受到眾多IT“大佬”的青睞？或許從計(jì)算技術(shù)的發(fā)展歷程中能夠找到答案，某種意義上說，回顧歷史不失為展望未來的一種切實(shí)可行的方式。

　　1946年2月，全球第一臺(tái)多用途電子計(jì)算機(jī)ENIAC誕生于美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)。從外觀上看，ENIAC堪稱“巨型”機(jī)，它占地170平方米、重達(dá)30噸，由約1.75萬只電子管構(gòu)成的，耗電高達(dá)150千瓦，但每秒只能運(yùn)行5000次的加法運(yùn)算。

　　到了1981年8月，IBM推出個(gè)人電腦IBM 5150，采用的是主頻4.77MHz的英特爾16位8088處理器，內(nèi)存640KB，性能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過ENIAC，而重量不足12公斤，功耗只有100多瓦。

　　如今，人們使用的智能手機(jī)已經(jīng)是32位的多路處理器，主頻數(shù)以GHz計(jì)，其性能、功耗、體積和成本都讓當(dāng)年的PC望塵莫及。

　　計(jì)算性能的不斷提升、計(jì)算成本的不斷下降、計(jì)算設(shè)備體積的不斷縮小，三股力量并駕齊驅(qū)，推動(dòng)著計(jì)算技術(shù)的迅速發(fā)展，進(jìn)而推動(dòng)人類社會(huì)進(jìn)入信息時(shí)代。而集成電路技術(shù)，更確切地說，是在計(jì)算領(lǐng)域幾乎一統(tǒng)天下的CMOS工藝(互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體)為代表的硅半導(dǎo)體技術(shù)在其中扮演著“第一推動(dòng)力”的角色。在計(jì)算領(lǐng)域，CMOS工藝幾乎成為半導(dǎo)體技術(shù)的代名詞，這是因?yàn)镃MOS工藝將硅半導(dǎo)體優(yōu)異的性能與大規(guī)模的生產(chǎn)完美地結(jié)合在一起。事實(shí)上，在多種半導(dǎo)體材料與工藝中，只有CMOS工藝嚴(yán)格遵循摩爾定律。

　　歷史上，半導(dǎo)體技術(shù)的每一次重大進(jìn)步都對(duì)計(jì)算領(lǐng)域產(chǎn)生深刻的影響。

　　計(jì)算上，銅互連、絕緣體上硅(SoI)、3D晶體管等半導(dǎo)體技術(shù)和超標(biāo)量、超線程、多核等處理器新技術(shù)不斷推高計(jì)算的性能，片上系統(tǒng)(SoC)又使得計(jì)算系統(tǒng)體積不斷縮小、可靠性不斷提升、成本不斷下降。

　　而存儲(chǔ)上，在半導(dǎo)體存儲(chǔ)技術(shù)替代早期的磁芯存儲(chǔ)后，從最初的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM)到靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SDRAM)、閃存(Flash)，半導(dǎo)體技術(shù)一統(tǒng)內(nèi)存天下。除了性能優(yōu)勢(shì)外，成本這一半導(dǎo)體技術(shù)的另一優(yōu)勢(shì)，在存儲(chǔ)領(lǐng)域也得到充分的彰顯。在基于Flash技術(shù)的固態(tài)硬盤(SSD)成本不斷下降，為更多人所接受之后，半導(dǎo)體技術(shù)開始侵占以磁存儲(chǔ)技術(shù)主導(dǎo)的硬盤市場(chǎng)；也正是得益于成本的下降，內(nèi)存計(jì)算才能將硬盤從計(jì)算中排擠出去。

　　作為信息處理中計(jì)算、存儲(chǔ)和傳輸三大組成部分之一的傳輸領(lǐng)域，半導(dǎo)體技術(shù)主導(dǎo)無線傳輸領(lǐng)域早已是不爭(zhēng)的事實(shí)，但在有線傳輸領(lǐng)域，除了各式各樣的銅纜外，還有高端的光纖。盡管光傳輸較之電傳輸在帶寬上具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，但將電信號(hào)調(diào)制到光波的電光轉(zhuǎn)換和從光波中解調(diào)出電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換，仍需要專用的光電轉(zhuǎn)換器。其核心光電轉(zhuǎn)換器件采用的是砷化鎵(GaAs)或磷化銦(InP)半導(dǎo)體器件，因而成本較高，大都應(yīng)用于高性能計(jì)算、數(shù)據(jù)中心等對(duì)網(wǎng)絡(luò)速度要求苛刻的領(lǐng)域。而基于CMOS工藝的硅半導(dǎo)體技術(shù)所具有的成本與體積優(yōu)勢(shì)，在這一領(lǐng)域尚未展露出來。

　　如今，半導(dǎo)體技術(shù)正在填補(bǔ)其包括計(jì)算、存儲(chǔ)與傳輸在內(nèi)的信息處理架構(gòu)中最后一塊空白——光纖數(shù)據(jù)傳輸，確切地說，填補(bǔ)這一空白的是硅光電子學(xué)。

　　挾光電結(jié)合之威

　　硅光電子學(xué)于IT產(chǎn)業(yè)的價(jià)值絕不僅僅限于填補(bǔ)硅技術(shù)在有線傳輸領(lǐng)域的空白。

　　當(dāng)我們?cè)僖淮位仡櫽?jì)算的歷史時(shí)，不禁對(duì)摩爾定律的神奇，肅然起敬。從1965年還在仙童公司的高登·摩爾發(fā)現(xiàn)了摩爾定律到今天，已經(jīng)49個(gè)年頭了。在這近半個(gè)世紀(jì)中，摩爾定律精準(zhǔn)地規(guī)范著集成電路的發(fā)展。

　　摩爾定律從誕生到現(xiàn)在，只在1975年進(jìn)行了一次修正，即從當(dāng)初的“芯片上晶體管的集成度大約每18個(gè)月提高1倍”，調(diào)整到“每24個(gè)月提高1倍”。而英特爾的鐘擺戰(zhàn)略，即奇數(shù)年推出新的工藝，偶數(shù)年推出新的架構(gòu)，其工藝進(jìn)步周期為兩年，正好與摩爾定律的24個(gè)月工藝進(jìn)步周期相吻合。

　　摩爾定律的下一次修改，或者說最終改動(dòng)，將會(huì)出現(xiàn)在十余年之后。根據(jù)半導(dǎo)體領(lǐng)域權(quán)威機(jī)構(gòu)國(guó)際半導(dǎo)體發(fā)展藍(lán)圖(ITRS)2013年發(fā)布的報(bào)告，，到2028年，用于高性能處理器的集成電路制程技術(shù)將達(dá)到5nm。這通常被認(rèn)為是半導(dǎo)體工藝的理論極限，因?yàn)槭苤朴诹孔有?yīng)，制程難以進(jìn)一步縮小。

　　作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，英特爾對(duì)制程技術(shù)研發(fā)的不遺余力，使其制程技術(shù)領(lǐng)先ITRS公布的國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)平均水平。以14nm制程為例，英特爾預(yù)計(jì)的推出時(shí)間為2015年，而ITRS給出的時(shí)間為2017年，這意味著英特爾將于2016年觸及硅半導(dǎo)體工藝極限。

　　也就是說，12年或者至多14年之后，持續(xù)60余年，通過制程改進(jìn)來提升處理器計(jì)算性能的方式將會(huì)淡出，或者說摩爾定律進(jìn)入失效期。

　　另一方面，光計(jì)算、量子計(jì)算、生物計(jì)算等非硅計(jì)算仍遙不可及。那么，如何滿足人們對(duì)計(jì)算性能的迫切需求似乎成為一個(gè)問題。

　　事實(shí)上，人們大可不必為此擔(dān)憂。在單核處理器時(shí)代，制程成為提高芯片性能的主要手段。當(dāng)處理器進(jìn)入多核時(shí)代，增加處理器的內(nèi)核數(shù)成為提高芯片性能的另一種有效途徑�，F(xiàn)實(shí)中，人們也看到并行計(jì)算時(shí)代處理器內(nèi)核、處理器乃至服務(wù)器數(shù)量的橫向擴(kuò)張，對(duì)計(jì)算性能的提升要比單純提高芯片制程技術(shù)來得更為有效。

　　然而，并行計(jì)算中，無論是處理器的并行還是系統(tǒng)的并行，都需要網(wǎng)絡(luò)互連來傳輸數(shù)據(jù)。因而，傳輸帶寬這一計(jì)算系統(tǒng)的傳統(tǒng)瓶頸，在并行計(jì)算中顯得更為突出。

　　盡管光傳輸技術(shù)具有高帶寬、低功耗、高抗干擾等獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)，但其不菲的成本也只有高性能計(jì)算、數(shù)據(jù)中心等高端用戶能夠承受。

　　剛剛浮出水面的硅光電子學(xué)，正是將光傳輸?shù)募夹g(shù)優(yōu)勢(shì)與CMOS工藝所具有的規(guī)模生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，通過顯著降低成本和體積，以及有效提高可靠性，促進(jìn)光傳輸技術(shù)向中低端計(jì)算市場(chǎng)普及。

　　然而，硅光電子學(xué)更大的價(jià)值不僅在于實(shí)現(xiàn)計(jì)算系統(tǒng)之間的互連，而且可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算系統(tǒng)內(nèi)部板卡之間的互連，乃至芯片之間甚至芯片內(nèi)部的互連，彌補(bǔ)了數(shù)據(jù)傳輸這一短板，這在并行計(jì)算時(shí)代尤為重要。

　　千萬不要低估帶寬的價(jià)值。從2G到3G，移動(dòng)通信完成了從窄帶到寬帶的跨越。相應(yīng)地，移動(dòng)通信市場(chǎng)也完成了由摩托羅拉、諾基亞等傳統(tǒng)手機(jī)廠商主導(dǎo)，到由蘋果、谷歌等計(jì)算廠商主導(dǎo)的切換。

　　而互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展與對(duì)社會(huì)產(chǎn)生的深刻影響，也與帶寬密切相關(guān)。

　　在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域與摩爾定律齊名的吉爾德定律指出，主干網(wǎng)帶寬的增長(zhǎng)速度至少是運(yùn)算性能增長(zhǎng)速度的3倍。主干網(wǎng)帶寬的持續(xù)增長(zhǎng)意味著網(wǎng)絡(luò)用戶的使用費(fèi)用不斷降低，并催生出大量新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。吉爾德定律道出了互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的真諦。

　　而帶寬急劇增加帶來的應(yīng)用與用戶的繁榮，又印證了邁特卡爾定律，即網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值與網(wǎng)絡(luò)使用者數(shù)量的平方成正比。由此，帶寬與對(duì)社會(huì)的深刻影響便關(guān)聯(lián)起來。

　　從帶寬意義上看，說硅光電子學(xué)是計(jì)算技術(shù)發(fā)展史上繼晶體管替代電子管、集成電路替代晶體管之后第三次深刻的變革，可能并不為過。

　　硅光電子學(xué)的前世今生

　　英特爾第二任CEO摩爾的大名如雷貫耳，第三任CEO格魯夫的名字也耳熟能詳，但其第一任CEO諾伊斯對(duì)集成電路技術(shù)的貢獻(xiàn)，可能無人出其右。

　　1958年夏，德州儀器的工程師基爾比發(fā)明了世界上第一塊鍺集成電路。數(shù)月之后，仙童公司工程師諾伊斯獨(dú)立地研制成功平面工藝的硅集成電路。盡管基爾比因?yàn)榧呻娐返陌l(fā)明而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，但其所發(fā)明的集成電路工藝從來沒有被付諸生產(chǎn)。

　　而諾伊斯發(fā)明的平面工藝，使用的是擴(kuò)散技術(shù)。甚至到了今天，集成電路依舊采用的是諾伊斯發(fā)明的平面工藝，即便是德州儀器也是從諾伊斯而非基爾比的發(fā)明中獲益。

　　從材料上看，與鍺相比，硅具有漏電少、溫度穩(wěn)定性高、原料豐富等諸多優(yōu)勢(shì)，而平面工藝通過光刻技術(shù)可以不斷縮小加工線寬(制程技術(shù))同時(shí)易于大規(guī)模生產(chǎn)，前者使得集成電路速度不斷提升，后者則讓成本不斷下降。而后來低功耗CMOS技術(shù)的引入，更讓硅平面工藝如虎添翼。

　　受集成電路的啟發(fā)，人們開始在光學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行集成光路的探索。但是集成電路中的晶體三極管和二極管最終都可以分解為PN結(jié)這一最簡(jiǎn)單的半導(dǎo)體單元，或者從工藝上說，集成電路上所有的三極管、二極管等有源器件和電阻、電容等無源元件都可以通過光刻與摻雜擴(kuò)散等方式實(shí)現(xiàn)。相形之下，光路中的光學(xué)器件種類繁多，且各自獨(dú)立。因此，集成光路在尺寸、連接方式、元器件可靠性、制造工藝等方面還面臨諸多挑戰(zhàn)。

　　與此同時(shí)，利用成熟的硅工藝與光技術(shù)的結(jié)合，也就成為應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)的一種技術(shù)路徑的嘗試。

　　然而，受硅材料自身物理性能的限制，在1962年半導(dǎo)體激光器發(fā)明后的幾十年里，硅基激光器的實(shí)現(xiàn)依舊被譽(yù)為是世界性的難題。

　　雖然硅光電子學(xué)的設(shè)想在上個(gè)世紀(jì)90年代就提出了，但直到2004年2月，英特爾研制成功1Gbps的硅光調(diào)制器，才標(biāo)志著徘徊多年的硅光電子學(xué)研究，取得了突破性的進(jìn)展。2005年2月，英特爾研制成功連續(xù)波硅拉曼激光器。同年3月，英特爾又將硅光調(diào)制器的帶寬提升到10Gbps。2006年9月，英特爾與加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校聯(lián)合宣布研制成功電泵浦硅基拉曼激光器，這是硅光電子學(xué)至關(guān)重要的突破。

　　英特爾在上述兩年多時(shí)間內(nèi)取得的一系列的技術(shù)突破，證明了硅是一種可行的光學(xué)材料，硅光電子學(xué)這一技術(shù)路線的選擇是正確的，因?yàn)楣韫庾蛹夹g(shù)與CMOS工藝完全兼容，使得CMOS技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)光學(xué)元器件的等效功能并將其集成之。

　　之后的2007年8月，英特爾又推出40Gbps PIN光電探測(cè)器。到了2008年12月，英特爾又用雪崩光電探測(cè)器進(jìn)一步將性能提高到340GHz增益帶積。2014年3月，英特爾利用其MXC互連技術(shù)，在一根MXC光纜中放置了64根光纖，每根光線的傳輸速率為24Gbps，因而使得總傳輸速率達(dá)到1.6Tbps。

　　硅光電子學(xué)是用CMOS工藝在硅基片上實(shí)現(xiàn)原有光學(xué)元器件的功能，而非原有光學(xué)元器件在物理尺寸上的微縮。因此，硅光電子學(xué)在工藝實(shí)現(xiàn)上充滿了奇思妙想，而CMOS工藝所具有的納米級(jí)制程、規(guī)�；a(chǎn)、高良率、低成本等優(yōu)秀特質(zhì)與光子學(xué)的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，又為硅光電子學(xué)開拓了廣泛的應(yīng)用空間。

　　分羹硅光電子學(xué)

　　硅光電子學(xué)早期研究的高風(fēng)險(xiǎn)和潛在的廣泛應(yīng)用，正對(duì)DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency 美國(guó)國(guó)防部先進(jìn)研究項(xiàng)目局)的胃口。因此，DARPA資助斯坦福大學(xué)，麻省理工學(xué)院，加州大學(xué)的伯克利分校、圣塔芭芭拉分校，波士頓大學(xué)等眾多大學(xué)，以及包括Sun、Luxtera、Kotari等企業(yè)在硅光電子學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行研究。

　　大學(xué)在早期硅光電子學(xué)的基礎(chǔ)研究中扮演著重要角色，2006年硅光電子學(xué)領(lǐng)域最重要的突破——硅基拉曼激光器，就是圣塔芭芭拉分校與英特爾聯(lián)合研究的成果。

　　時(shí)到今日，硅光電子學(xué)開始走向成熟，因而吸引了眾多廠商的關(guān)注與參與。

　　2012年12月，IBM宣布其在硅納米光子學(xué)領(lǐng)域取得新的突破。IBM稱該項(xiàng)突破容許在單一硅芯片上，采用90納米CMOS工藝，將并排放置的不同的光學(xué)器件與電路集成在一起，從而實(shí)現(xiàn)了每個(gè)通道超過25Gbps的速率。IBM認(rèn)為，硅納米光電子學(xué)通過無縫地連接各種大型系統(tǒng)，來滿足諸如大數(shù)據(jù)這樣的海量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理和分析。

　　IBM高級(jí)副總裁兼研究院總監(jiān)John Kelly表示：“這項(xiàng)技術(shù)的突破是IBM十年以上前沿研究的成果。”

　　從CMOS工藝實(shí)現(xiàn)上看，IBM稱之為硅納米光子器件，應(yīng)該是硅光電子學(xué)的不同稱謂。盡管IBM在新聞稿中談到的光學(xué)器件包括波分復(fù)用器(WDM)、調(diào)制器和探測(cè)器，但卻未談及硅光電子學(xué)中最為核心的硅基激光器。

　　雖然甲骨文在硬件領(lǐng)域的專長(zhǎng)主要是服務(wù)器和存儲(chǔ)，并不涉及網(wǎng)絡(luò)。但作為高端軟硬件供應(yīng)商，甲骨文是不會(huì)放過硅光電子學(xué)給數(shù)據(jù)中心帶來的潛在的變革。甲骨文自己的硅光電子學(xué)研發(fā)主要是源于之前收購(gòu)的Sun公司。Sun在2004年開始硅光電子學(xué)領(lǐng)域的研究，并且從2008年開始，成為DARPA在光子學(xué)領(lǐng)域的合作伙伴。

　　甲骨文的Krishnamoorthy去年10月對(duì)外界表示，硅光電子學(xué)是甲骨文幫助數(shù)據(jù)中心和私有云與公有云滿足未來計(jì)算需求所做的更大努力中的一部分。

　　除了自己研發(fā)外，甲骨文還強(qiáng)調(diào)與Kotura、Luxtera等工業(yè)伙伴進(jìn)行合作，以及與斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)的圣地亞哥分校和戴維斯分校等大學(xué)的合作。

　　在有的廠商宣稱已經(jīng)在硅光電子學(xué)技術(shù)上取得重大突破并將計(jì)劃商業(yè)化，或者將目標(biāo)市場(chǎng)定位于系統(tǒng)之間的互連時(shí)，富士通已經(jīng)在商用上進(jìn)行了超前的嘗試。

　　2013年11月，富士通與英特爾聯(lián)合演示了全球首臺(tái)基于英特爾OPCIe(光學(xué)PCIe)總線互連的服務(wù)器。其中OPCIe所用的硅光電子學(xué)芯片和光纜均由英特爾研發(fā)。

　　而在同年3月，富士通實(shí)驗(yàn)室宣布開發(fā)用于處理器內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸?shù)?波長(zhǎng)集成硅基激光器。富士通表示，最近幾年，超級(jí)計(jì)算機(jī)和高端服務(wù)器的處理器速度大約每18個(gè)月翻番，到了2018年，高容量數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)將會(huì)用來支持每秒數(shù)個(gè)Tb速度的數(shù)據(jù)輸入與輸出。屆時(shí)，必須考慮使用光來對(duì)處理器進(jìn)行互連。

　　網(wǎng)絡(luò)巨頭思科由于沒有相關(guān)技術(shù)儲(chǔ)備，只好在2010年2月宣布花費(fèi)2.7億美元收購(gòu)了位于美國(guó)賓夕法尼亞州的硅光電子學(xué)新興公司Lightwire，并于2012年3月完成收購(gòu)。1年以后，思科宣布推出100Gbps硅光電子收發(fā)器，并將其用于思科的多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)Cisco ONS 15454 MSTP上。

　　以色列的Mellanox是高速網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)Infiniband的領(lǐng)先廠商。面對(duì)硅光電子學(xué)的來襲也坐不住了。在2013年5月宣布以8200萬美元現(xiàn)金收購(gòu)硅光電子學(xué)廠商Kotura。 Mellanox 總裁兼CEO Eyal Waldman對(duì)此表示：“我們認(rèn)為在100Gbps的Infiniband和以太網(wǎng)解決方案研發(fā)中，硅光電子學(xué)是非常重要的組成部分。收購(gòu)Kotura將使我們?cè)诘统杀九c高密度的100Gbps和更快的互連解決方案的競(jìng)爭(zhēng)中處于更有利的位置。”

　　當(dāng)微軟從軟件廠商轉(zhuǎn)型為設(shè)備+服務(wù)廠商后，其已兼具硬件角色并擁有規(guī)模上全球屈指可數(shù)的數(shù)據(jù)中心，由此微軟理應(yīng)對(duì)硅光電子學(xué)產(chǎn)生濃厚的興趣，但微軟除了參加諸如云計(jì)算架構(gòu)Rack Scale或者英特爾用于硅光電子學(xué)的MXC光纜組織外，有關(guān)硅光電子學(xué)領(lǐng)域的研發(fā)，還停留在在微軟研究院的論文上。

　　ARM模式能夠復(fù)制嗎？

　　作為硅光電子學(xué)領(lǐng)域領(lǐng)先廠商，英特爾推動(dòng)硅光電子學(xué)發(fā)展的模式與其在PC領(lǐng)域的行為模式基本相符。在PC領(lǐng)域，英特爾力主推動(dòng)開放的標(biāo)準(zhǔn)，通過開放標(biāo)準(zhǔn)來確立自己的平臺(tái)領(lǐng)導(dǎo)者地位，比如說早期通過推廣開放的PCI總線來替代IBM私有的微通道總線，進(jìn)而成為PC平臺(tái)的領(lǐng)導(dǎo)者，但對(duì)于處理器這一計(jì)算產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)，英特爾迄今尚未開放。

　　而在硅光電子學(xué)領(lǐng)域，英特爾也推出了開放的OPCIe總線。與在PC市場(chǎng)的做法一致，英特爾從未表示過開放硅光電子學(xué)芯片技術(shù)。由于硅光電子學(xué)芯片較之硅芯片，涉及多種半導(dǎo)體材料和更加復(fù)雜的制造工藝。因此，硅光電子學(xué)芯片市場(chǎng)的進(jìn)入門檻就更高

　　然而，一家位于南加州圣地亞哥附近的Luxtera公司，早在2001年成立時(shí)就專注于硅光電子學(xué)領(lǐng)域，并從2005年之后，其產(chǎn)品性能屢次刷新業(yè)界記錄。但在外界看來，Luxtera仍鮮為人知。

　　直到2012年1月，Luxtera一舉成名。當(dāng)時(shí)，Luxtera宣布其CMOS硅光電子學(xué)芯片制程及其器件庫(kù)向OpSIS社區(qū)開放，使得多家廠商在基于Luxtera硅光電子學(xué)芯片技術(shù)進(jìn)行研發(fā)流片時(shí)，可以共享一個(gè)200毫米圓片，從而大大降低了客戶基于Luxtera硅光電子學(xué)IP進(jìn)行芯片研發(fā)的費(fèi)用。

　　1個(gè)多月后，Luxtera宣布與全球一流的半導(dǎo)體制造商意法半導(dǎo)體合作，將其在硅光電子學(xué)領(lǐng)域領(lǐng)先的IP(芯片知識(shí)產(chǎn)權(quán))和知識(shí)與意法半導(dǎo)體位于法國(guó)克洛爾市的300毫米生產(chǎn)線的工藝相結(jié)合，雙方共同為硅光電子學(xué)市場(chǎng)提供最先進(jìn)的低功耗、高密度的器件和解決方案。

　　Luxtera總裁兼CEO Greg Young說得更為直接：雙方的合作就是為了擴(kuò)展硅光電子學(xué)的生態(tài)環(huán)境。

　　其實(shí)，Luxtera開放IP的商業(yè)模式與ARM開放處理器內(nèi)核IP的商業(yè)模式很相近。如果說有所不同的話：一是Luxtera面對(duì)的是幾乎空白的廣闊市場(chǎng)，而ARM則是后發(fā)制人；二是Luxtera通過向OpSIS開放，顯著降低了客戶的芯片研發(fā)費(fèi)用。換句話說，與ARM相比，Luxtera所處的市場(chǎng)位置更為有利。

　　就像英特爾十多年前曾經(jīng)亮出“擴(kuò)展摩爾定律”的理念，試圖將PC市場(chǎng)的成功復(fù)制到移動(dòng)市場(chǎng)，以至于在2006年不得不作出放棄移動(dòng)市場(chǎng)的決策。同樣，ARM在移動(dòng)市場(chǎng)的成功是否能復(fù)制到硅光電子學(xué)領(lǐng)域，也有待市場(chǎng)的驗(yàn)證。

　　但有一點(diǎn)是肯定的，這就是硅光電子學(xué)市場(chǎng)剛剛浮出水面，英特爾已經(jīng)有了棋力相當(dāng)?shù)膶?duì)手。

　　鏈接 有關(guān)激光

　　激光無疑是20世紀(jì)最重要的發(fā)明之一。沒有激光就沒有現(xiàn)代通信業(yè)，互聯(lián)網(wǎng)自然也就無從談起。隨著網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)代社會(huì)中地位的不斷提升，激光的價(jià)值也在不斷地增值。

　　說到激光，就不能不提及愛因斯坦。而提到愛因斯坦，人們馬上會(huì)跟相對(duì)論聯(lián)系在一起。然而，愛因斯坦卻是因?yàn)樵诠怆娦?yīng)方面的卓越貢獻(xiàn)，榮獲1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。愛因斯坦發(fā)現(xiàn)原子中處于較高能級(jí)(激發(fā)態(tài))的電子，將會(huì)自發(fā)地躍遷到較低能級(jí)(基態(tài))，同時(shí)發(fā)出一個(gè)光子，電子在躍遷過程中釋放的能量為激發(fā)態(tài)與基態(tài)這兩個(gè)能級(jí)之差，也等于光子的頻率與普朗克常數(shù)的乘積。由于這種輻射與外界無關(guān)，所以又稱為自發(fā)輻射。

　　由于普朗克常數(shù)為一恒定值，所以，光子的頻率僅與原子的能級(jí)相關(guān)。又因?yàn)橥N原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)是固定的，因此，位于相同激發(fā)態(tài)的電子躍遷時(shí)發(fā)出的光子的頻率是固定的，這種單一波長(zhǎng)在光學(xué)上被稱之為單色性；而不同種類的原子由于能級(jí)結(jié)構(gòu)的差異，決定了電子躍遷時(shí)發(fā)出的頻率有所不同。

　　1960年，美國(guó)物理學(xué)家梅曼通過對(duì)閃光燈對(duì)紅寶石棒進(jìn)行照射，并從紅寶石棒產(chǎn)生激光，這也是人類第一次獲得激光。

　　與自發(fā)輻射不同的是，激光利用的是受激輻射，即通過外部輻射的方式，將原子、分子或者離子之中處于基態(tài)或者低能級(jí)的電子激發(fā)(泵浦)到較高能級(jí)上，當(dāng)大量的電子從高能級(jí)躍遷時(shí)，就會(huì)發(fā)出相同頻率的光。以紅寶石固體激光為例，激光工作物質(zhì)紅寶石棒放置在由一個(gè)全反射平面鏡和一個(gè)部分反射平面鏡平行放置而構(gòu)成的諧振腔中，從紅寶石棒發(fā)出的激光在諧振腔中往復(fù)振蕩，只有那些與諧振腔同軸的光子，才能通過部分反射鏡發(fā)射出去。

　　1962年，通用電氣的Robert N. Hall與IBM的Marshall Nathan分別領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)演示了砷化鎵半導(dǎo)體激光器，同年遲些時(shí)候，通用電氣的另一位研究人員Nick Holonyak發(fā)明了可見光半導(dǎo)體激光器，也就是如今被廣泛用于DVD、激光打印機(jī)等上的激光二極管。

　　如今，半導(dǎo)體激光器就其工作物質(zhì)而言，主要有砷化鎵、磷化銦、硫化鎘(CdS)、硫化鋅(ZnS)等。但卻難以見到硅基半導(dǎo)體激光器的蹤影，究其原因，是因?yàn)楣杷哂械哪軒ЫY(jié)構(gòu)決定了硅自身是一個(gè)弱的發(fā)光材料。

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