佚名

一直以來人們都希望能夠制造這樣一臺計算機(jī)，使用一些能夠以光速處理信息的線路取代常規(guī)的電子線路，這種方法有望使計算機(jī)的速度增加100倍，并且光子計算機(jī)使用的電能將是電子計算機(jī)的百分之一。但是全光學(xué)計算機(jī)的實(shí)現(xiàn)在很長時間內(nèi)還是個夢，終究不能徹底擺脫硅基半導(dǎo)體，所以有了硅光學(xué)這個研究方向。

英特爾很早就在研發(fā)硅光學(xué)芯片，如果對雷電（Thunderbolet）前身Light Peak技術(shù)還有點(diǎn)印象，大概還會記得后者最初就是用光纖取代銅線，因此具備極高的傳輸速度，只不過這個設(shè)想還不夠成熟，而且光纖不能導(dǎo)電，所以后來才變成了現(xiàn)在的雷電標(biāo)準(zhǔn)。今年8月份的IDF電腦展上，Intel宣布了兩款100Gbps速率的硅光學(xué)收發(fā)器——100G PSM4 QSFP28以及100G CWDM4 QSFP28，傳輸距離可達(dá)2千米，未來還會推出速率高達(dá)400Gbps的硅光學(xué)收發(fā)器。

隨后在9月，英特爾公司同時揭開了新一代光學(xué)硅芯片的面紗。這種芯片能大幅提高數(shù)據(jù)中心和超大規(guī)模計算機(jī)群間的數(shù)據(jù)傳輸速率，而在進(jìn)行這一開發(fā)時，英特爾不僅僅是將光速物理學(xué)應(yīng)用于數(shù)據(jù)傳輸，其“硅光子學(xué)”技術(shù)將徹底改變數(shù)據(jù)中心和高能計算設(shè)備的設(shè)計及架構(gòu)方式，不光為公司研發(fā)本身，而是為整個計算行業(yè)開辟宏大的遠(yuǎn)景。

眾所周知，英特爾一直在進(jìn)行硅光電領(lǐng)域的研發(fā)工作，致力于通過使用傳統(tǒng)CMOS技術(shù)制造光通信產(chǎn)品，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)計算平臺的革命。計算行業(yè)如果引入光學(xué)技術(shù)，將為計算機(jī)工作方式及其給人們提供的價值帶來革命性的改變，與傳統(tǒng)的光通信解決方案相比，硅光電方案能夠大幅降低產(chǎn)品尺寸、成本和能源消耗。

如此先進(jìn)的硅光學(xué)技術(shù)（Silicon Photonics），實(shí)際上是利用標(biāo)準(zhǔn)硅實(shí)現(xiàn)計算機(jī)和其它電子設(shè)備之間的光信息發(fā)送和接收。簡單來說該技術(shù)就是用光來替代傳統(tǒng)的銅導(dǎo)線傳輸信號，以此獲得更高的傳輸速度。

硅光調(diào)制器是硅光電通信的一部分，簡單說光源產(chǎn)生的信號搭載大量數(shù)據(jù)信息通過光波傳輸?shù)秸{(diào)制器，然后需要探測器來接收這些信息。硅光學(xué)通信聯(lián)結(jié)系統(tǒng)包含一個硅發(fā)射器和一個接收器芯片，兩者都集成了所有必需的構(gòu)建模塊，并融入英特爾歷年來的多項(xiàng)突破性技術(shù)成果，包括與加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校合作開發(fā)的第一個混合硅激光器以及2007年發(fā)布的高速光調(diào)制器和光電探測器。

另外，發(fā)射器芯片包括四個激光器，通過它們發(fā)射的光束分別進(jìn)入一個光調(diào)制器，而后者則以12.5Gbps的速度對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。然后這四條光束將被集中起來并輸出到一條光纖內(nèi)，總的數(shù)據(jù)傳輸速率將達(dá)到50Gbps。在聯(lián)結(jié)系統(tǒng)的另一端，接收器芯片會對這四條光束進(jìn)行分離，并導(dǎo)入到各光電探測器中，后者把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換回電信號，兩個芯片都使用PC行業(yè)常用的低成本制造技術(shù)進(jìn)行裝配。

隨著未來的不斷發(fā)展，硅光電技術(shù)將在計算行業(yè)實(shí)現(xiàn)廣泛的應(yīng)用。例如家庭娛樂和視頻會議也能享受墻體般大小的3D屏幕；硅光學(xué)通信還可以讓超級計算機(jī)或未來數(shù)據(jù)中心的組件散落在建筑物的各個角落，相互之間可實(shí)現(xiàn)高速連接；硅光學(xué)通信也將使搜索引擎公司、云計算提供商等數(shù)據(jù)中心的用戶能夠改進(jìn)性能、增加功能、節(jié)省能源和空間，甚至還能幫助科學(xué)家建造更強(qiáng)大的超級計算機(jī)來解決世界上最難的問題。

盡管目前來看，硅光學(xué)芯片速度還沒有大幅領(lǐng)先現(xiàn)有產(chǎn)品，但相信這只是初期的，未來潛力無限，大幅領(lǐng)先現(xiàn)有產(chǎn)品只是遲早的事。

可以想象，這么好的技術(shù)會首先用于服務(wù)器、云數(shù)據(jù)等商業(yè)市場，前景超乎想象。

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隨著硅光子學(xué)的發(fā)展，硅光子可能投入更實(shí)際與廣泛的應(yīng)用，甚至能替代半導(dǎo)體晶體管等光學(xué)芯片，獲得更高的計算性能。硅光子學(xué)的一個應(yīng)用領(lǐng)域包括生物識別技術(shù)。比利時根特大學(xué)的納米與生物光子學(xué)中心研究人員使用該技術(shù)制造了可植入醫(yī)療裝置，類似血糖儀，可配合芯片上的光譜儀，連同其他醫(yī)療/診斷設(shè)備一起使用。