近日，IBMxuanbuyichenggongyanzhichushiyonghuadeguiguangxuexinpian，zhexiangyiyouershinianfazhanlishidejishurangrenkandaoleyingyongdexiwang。jucheng
，tamenyijiangyigeguiguangjichengxinpiansaidaoleyuCPU相(xiang)同(tong)的(de)封(feng)裝(zhuang)尺(chi)寸(cun)中(zhong)，這(zhe)無(wu)疑(yi)將(jiang)矽(gui)光(guang)子(zi)技(ji)術(shu)提(ti)升(sheng)到(dao)了(le)更(geng)高(gao)的(de)層(ceng)次(ci)，專(zhuan)家(jia)預(yu)計(ji)在(zai)半(ban)導(dao)體(ti)工(gong)藝(yi)達(da)到(dao)物(wu)理(li)極(ji)限(xian)，革(ge)命(ming)性(xing)的(de)新(xin)計(ji)算(suan)機(ji)尚(shang)未(wei)出(chu)現(xian)之(zhi)前(qian)，矽(gui)光(guang)學(xue)技(ji)術(shu)將(jiang)負(fu)責(ze)填(tian)補(bu)空(kong)缺(que)。

 

IBM的這一消息令行業再次沸騰
，為什麼這些“技術者們”會這麼興奮
？矽光子真的可以為人類打開一扇通往新世界的大門
？

 

早在上世紀90年代，IT從業者就開始為半導體芯片產業尋找繼任者。光子計算、量子計算、生物計算、超導計算等概念一時間炙手可熱，它們的目標都是在矽芯片發展到物理極限後取而代之
，以延續摩爾定律。

 

其中光子計算一度被認為是最有希望的未來技術。與半導體芯片相比，光芯片用超微透鏡取代晶體管、yiguangxinhaodaitidianxinhaojinxingyunsuan。guangxinpianwuxugaibianerjinzhijisuanjideruanjianyuanli，dankeyiqingyishixianjigaodeyunsuanpinlv，tongshinenghaofeichangdi，buxuyaofuzadesanrezhuangzhi。yudiannaoduiying，shexiangzhongdeguangxuejisuanjibeichengzuo“光腦”。早年甚至有人預言2015年光腦就會開始取代矽芯片。

 

但(dan)是(shi)現(xian)實(shi)並(bing)不(bu)盡(jin)如(ru)人(ren)意(yi)
，科(ke)學(xue)家(jia)和(he)工(gong)程(cheng)師(shi)很(hen)快(kuai)就(jiu)發(fa)現(xian)製(zhi)造(zao)納(na)米(mi)級(ji)的(de)光(guang)學(xue)透(tou)鏡(jing)是(shi)如(ru)此(ci)困(kun)難(nan)，想(xiang)在(zai)小(xiao)小(xiao)芯(xin)片(pian)上(shang)集(ji)成(cheng)數(shu)十(shi)億(yi)的(de)透(tou)鏡(jing)遠(yuan)遠(yuan)超(chao)出(chu)了(le)人(ren)類(lei)現(xian)有(you)的(de)技(ji)術(shu)水(shui)平(ping)。

 

好在科研單位並未放棄將光線引入芯片世界的努力。很快人們發現用光通路取代電路來在矽芯片之間傳輸數據是很有潛力的應用方向：光信號在傳輸過程中很少衰減，幾乎不產生熱量，同時可以輕鬆獲得恐怖的帶寬;最重要的是在矽芯片上集成光學數據通道的難度不算太高
，不像光子計算那樣近乎幻想。於是從21世紀初開始，以Intel和IBM為首的企業與學術機構就開始重點發展矽芯片光學信號傳輸技術
，期望有朝一日能用光通路取代芯片之間的數據電路。

 

以(yi)激(ji)光(guang)代(dai)替(ti)電(dian)路(lu)傳(chuan)遞(di)數(shu)據(ju)的(de)技(ji)術(shu)對(dui)普(pu)通(tong)人(ren)來(lai)說(shuo)並(bing)不(bu)陌(mo)生(sheng)，音(yin)頻(pin)設(she)備(bei)常(chang)見(jian)的(de)光(guang)纖(xian)數(shu)字(zi)接(jie)口(kou)就(jiu)是(shi)一(yi)個(ge)典(dian)型(xing)例(li)子(zi)。如(ru)今(jin)城(cheng)市(shi)新(xin)建(jian)寬(kuan)帶(dai)網(wang)絡(luo)已(yi)經(jing)普(pu)遍(bian)使(shi)用(yong)光(guang)纖(xian)取(qu)代(dai)了(le)銅(tong)纜(lan)
，大(da)大(da)提(ti)升(sheng)了(le)網(wang)絡(luo)的(de)接(jie)入(ru)帶(dai)寬(kuan)。光(guang)信(xin)號(hao)技(ji)術(shu)有(you)很(hen)多(duo)優(you)勢(shi)
，但(dan)傳(chuan)統(tong)光(guang)學(xue)數(shu)據(ju)設(she)備(bei)的(de)體(ti)積(ji)龐(pang)大(da)，難(nan)以(yi)應(ying)用(yong)在(zai)芯(xin)片(pian)級(ji)的(de)信(xin)號(hao)網(wang)絡(luo)中(zhong)。

 

guiguangxuejishudemubiaojiushizaixinpianshangjichengguangdianzhuanhuanhechuanshumokuai，shixinpianjianguangxinhaojiaohuanchengweikeneng。shiyonggaijishudexinpianzhong，dianliucongjisuanhexinliuchu，daozhuanhuanmokuaitongguoguangdianxiaoyingzhuanhuanweiguangxinhaofashedaodianlubanshangpushedechaoxiguangxian，daolingyikuaixinpianhouzaizhuanhuanweidianxinhao。

 

bafuzadeguangdianzhuanhuanmokuaisuoxiaodaonamichicun，tongshihaiyaonengyongbandaotigongyizhizaobushirongyideshiqing。suiranshiyanshizhongzaoyouchengguo

，danchengpindelianglvhechengbenyizhinanyilingrenmanyi。lingyifangmian，2004年後串行數據電路技術飛速發展，PCIe
、QPI、HyperTransport等總線技術提供的帶寬達到很高的水平，也降低了業界對矽光學技術的潛在需求。

 

zhidaojinianqian
，yejiefaxianchuantongdetongdianluyijingjiejinwulipingjing，jixutigaodaikuanbiandeyuelaiyuekunnan。tongshiyunjisuanchanyequeduixinpianjianshujujiaohuannenglitichulegenggaodeyaoqiu：數據中心
、超級計算機通常會安裝數以千計的高性能處理器，可這些芯片的協同運算能力卻受到芯片互聯帶寬的嚴重製約。

 

例如一顆Xeon CPU從與自己直接連接的內存中讀取數據的帶寬高達每秒40G字節
，但如果是從另一顆Xeon芯片控製的內存中讀入資料
，帶寬就會下降一半甚至三分之二。單顆芯片的性能越強、互hu聯lian的de芯xin片pian數shu量liang越yue多duo，較jiao低di的de互hu聯lian帶dai寬kuan就jiu越yue容rong易yi成cheng為wei性xing能neng提ti升sheng的de障zhang礙ai。銅tong電dian路lu不bu僅jin帶dai寬kuan提ti升sheng困kun難nan，功gong耗hao和he發fa熱re也ye不bu可ke小xiao視shi，業ye界jie對dui矽gui光guang學xue技ji術shu的de需xu求qiu已yi經jing到dao了le迫po在zai眉mei睫jie的de程cheng度du。

 

 

去年，矽光子器件公司Kotura宣布其Optical Engine可以通過使用波分複用實現100Gbpsdeshujuchuanshusulv，yunxubutongbochangdeduogeshujuxinhaogongxiangxiangtongguangxuetonglu。cileishebeishiyongyushujuzhongxinyugaoxingnengjisuanyingyongchengxu，jiejuejiyutongxiandeyitaiwangwangluoxingnengbuzuwenti。ciwai，IBM、Intel與NEC等芯片廠商巨頭也正在開發矽光子器件。一時之間
，矽光子被廣泛重視。

 

2010年，IBM在日本東京發布了其在芯片技術領域的最新突破——CMOS集(ji)成(cheng)矽(gui)納(na)米(mi)光(guang)子(zi)學(xue)技(ji)術(shu)，該(gai)芯(xin)片(pian)技(ji)術(shu)可(ke)將(jiang)電(dian)子(zi)和(he)光(guang)子(zi)納(na)米(mi)器(qi)件(jian)集(ji)成(cheng)在(zai)一(yi)塊(kuai)矽(gui)芯(xin)片(pian)上(shang)，使(shi)計(ji)算(suan)機(ji)芯(xin)片(pian)之(zhi)間(jian)通(tong)過(guo)光(guang)脈(mai)衝(chong)進(jin)行(xing)通(tong)訊(xun)。科(ke)學(xue)家(jia)有(you)望(wang)據(ju)此(ci)研(yan)製(zhi)出(chu)比(bi)傳(chuan)統(tong)芯(xin)片(pian)更(geng)小(xiao)
、更快、能耗更低的芯片
，為億億次超級計算機的研發開辟道路。

 

2013年9月
，Intel、康寧宣布共同研發了新的光纖傳輸技術，300米之內可以做到1.6Tb/s(200GB/s)的驚人速度，這種光纖采用了康寧的ClearCurve LX多模光纖技術
，並搭配Intel MXC光學接口，未來可以支持Intel矽光子技術產品。

 

2013年11月富士通宣布，通過與Intel的大力合作
，成功打造並展示了全球第一台基於Intel OPCIe(光學PCI-E)的服務器，而其中的核心技術就是Intel苦心研發多年的矽光子。

 

2014年12月，華為與納米研究中心——比bi利li時shi的de微wei電dian子zi研yan究jiu中zhong心xin聯lian合he宣xuan布bu
，聚ju焦jiao於yu光guang學xue數shu據ju鏈lian路lu技ji術shu，其qi戰zhan略lve合he作zuo夥huo伴ban關guan係xi再zai進jin一yi步bu。這zhe對dui於yu矽gui基ji光guang學xue互hu連lian的de聯lian合he研yan究jiu有you望wang帶dai來lai諸zhu多duo益yi處chu

，包bao括kuo高gao速su、低功耗和成本節省。

 

這zhe些xie行xing業ye巨ju頭tou都dou在zai瞄miao準zhun矽gui光guang子zi市shi場chang
，重zhong點dian開kai發fa矽gui光guang子zi技ji術shu。強qiang大da的de背bei景jing支zhi持chi，結jie合he夯hang實shi的de曆li史shi基ji礎chu，矽gui光guang子zi技ji術shu戴dai著zhe閃shan耀yao的de光guang環huan重zhong出chu江jiang湖hu。

 

矽光學技術很快就會在數據中心、超級計算機領域普及。不過在消費級產業這項技術很難有用武之地：智能設備和PC本來就沒那麼多芯片，自然也用不上高大上的芯片間光信號傳輸。新技術將更多以間接的形式影響我們的生活：weilaiyunjisuanpingtaidexingnengkuaisuzengchangkeyiweiputongyonghutigonggengkuaigenghaodexinxifuwu
，beihoudegongchenzhiyijiushiguiguangxuejishu。zaibandaotigongyidadaowulijixian，gemingxingdexinjisuanjishangweichuxianzhiqian

，guiguangxuejishujiangfuzetianbukongque。

 

在整個產業界的努力下

，一個個問題正在被突破，業界對矽光子大規模商用也抱有極大的信心，有業內人士預計廣泛應用需要7—10年的時間。