IBM准备实现芯片上光通讯

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万事俱备　IBM准备实现芯片上光通讯
IBM研究中心(IBM Research)日前宣布在芯片上光通讯(on-chip optical communications)技术领域取得突破性成就，表示其新研发的40Gbps锗雪崩式光侦测器(germanium avalanche photodetector)让他们所谓的「奈米光子工具组(nanophotonictoolkit)」得以完备。
在历经多年努力终于跨越这个「最终技术障碍」后，IBM现在声称已经握有实现芯片对芯片光通讯的所有要素，最终并可望实现单一芯片内的核心对核心光通讯。IBM指出，接下来这个十年内要进行的研发工作，是将其奈米光子工具组整合到商用处理器中。
「数年来，IBM一直在开发用以实现包括波导(waveguide)、调节器(modulator)、交换器(switch)等芯片之间光通讯的奈米光子工具组，而现在最后一片拼图已经完成，也就是奈米光子雪崩式光侦测器。」IBM研究中心科学家Solomon Assefa表示：「现在我们已经具备所有可着手将光通讯与晶体管整合的所需要素，并可进一步将目标实现。」
在前几年，IBM已经展示过能将电子讯号转成光讯号的硅调节器，那是一条能将光学讯号缓冲的硅延迟线(silicon delay line)，加上制作完整芯片对芯片光学总线必备的波导与交换器，以及最新开发完成的奈米光子崩溃式光侦测器，IBM表示，这些奈米电子小尖兵已经陆续到位，准备在未来的芯片设计中以光通讯取代传统的铜线。
「我们认为，让芯片进一步微缩的关键，就是在奈米光子、奈米电子组件中，利用脉冲光通讯技术取代铜线，以达到更低成本、更省电以及更高的频宽。」Assefa指出。

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图为光学显微镜下的奈米光子崩溃式光侦测器数组(上方)，以及将光线导入的硅波导(下方)

IBM表示，其锗光侦测器会透过雪崩效应将输入讯号相乘10倍，由于采用薄膜架构，因此还是能达到40Gbps的速率(该侦测器厚度约仅30奈米，雪崩效应在越薄的薄膜上运作速度会越快)。其超薄架构也能将锗光侦测器一般会有的噪声减少五至七成，并因此让该项曾被认为噪声太大、无法商用化的技术起死回生。
该组件运作在1.5供电电压，与传统雪崩式光侦测器30V的运作电压相较，更适合与硅芯片整合。IBM表示他们已可将数千个光侦测器与硅晶体管并排组装在一起，并将硅光波导整合进去，布建未来芯片上光通讯所需的完整架构；该公司的长期计划是将这些硅光子组件与IBM的主流处理器进行整合。



[转载自电子工程杂志]