硅光子通信产品技术和商业化进程

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1、硅光子通信产品技术和商业化进程孙笑晨张琦中兴光电子技术有限公司通过对硅光子商业化进程特别是一系列成功和失败案例的介绍，解释了硅光子所依赖的生态系统的重要性及其对具体技术路线和商业模式选择的影响，并结合最新的硅光子产品开发和量产情况，指出丫硅光子在各种产品方案屮的优势和挑战。关键词：硅光r;集成光了;光了•集成冋路（ptc）;孙笑晨，中兴光电子技术有限公司技术总监;主要研究领域为硅光子、光子集成；己发表SCI论文40余篇。张琦，中兴光电子技术有限公司研发总监;主耍研究领域为高速大容量光通信、硅光集

2、成;先后主持和参加基金项目10余项，获得3项科研成果奖;己发表论文20余篇。2017-08-06TechnologyandCommercializationProgressofSiliconPhotonicsCommunicationProductsSUNXiaochenZHANGQiZTEPhotonicsTechnologyCo.，Ltd.;Abstract：Inthispaper，throughabriefreviewofsiliconphotonicshistorywithanempha

3、sisonthesuccessesandfailuresofitscommercializationprogress,theimportanceoftheecosystemsiliconphotonicsreliesonanditsimpactonthechoicesoftechnicalpathsandbusinessmodelsareanalyzed.Withthelateststatusofsiliconphotonicproductdevelopmentintheindustry,the

4、advantagesandthechallengesofcurrentandemergingproductsolutionsareidentified.Keyword：siliconphotonics;integratedphotonics;photonicintegratedcircuit(PTC);Received：2017-08-061硅光子技术和商业化回顾在20世纪中期，半导体产业刚兴起时便有人提出过在硅材料上制作波导等光学结构的想法，但这一领域的真正启动始于20世纪80年代末至90年代

5、初SOREFRichard[l,2]^UREEDGraham£^l等人的一•系列早期工作。硅光子领域的基础是硅半导体生态系统，而这个棊础则决定了硅光子发展的各个里程碑处处呈现出集了成电路（1C）的技术发展和影响的影子。硅光子基于1C技术的特点使它很早便进入了一些1C大公司的视野。在21世纪初，IBM、Intel、SunMicrosystems（后并入Oracle）、NTT/NEC等公司便设立独立硅光子部门并投入大量资源，和学术界齐头并进地进行硅光子科研，这种情况以往并不常见。和资源有限的学术界不

6、同，这些公司本来就处于1C生态系统的领导地位，能利用更多工艺和配套的资源，以独立或与学术界合作的形式为很多重要的结果做出了巨大的贡献，包括高速调制器、锗探测器低损光波导边1和混合集成的结果。另一个突出的现象是绝大多数目前被广泛认为取得成功的硅光子初创公司均创立在这10年间，包括前5年的代表Luxtera、Kotura、Lightwire和后5年的代表Aurrion、Acacia（硅光子为其主要技术点之一）。半导体工艺对硅光子而言，具有举足轻重的作用；但由于硅半导体产业的规模十分庞大，绝大多数Fo

7、undry注重规模效应，很难在.一个新技术并未有明确产品化验证和市场规模之吋给予资源支持，所以除了少数如TBM/Tntel利用公司内部资源和Luxtera在大量投资支持卜说服Freescale（后被NXP收购）进行工艺开发，最初的工艺只能在资源有限、设备落后的学校和研允机构的实验室进行。所幸以欧洲著名1C工艺研发机构imec为代表的一些具有比较前沿半导体工艺能力的机构，开始投入资源进行专门开发为硅光子优化的工艺，并做出了很多优秀的结果。因此，这段吋间的很多科研结果一方面是归功于设计上的创新和优化

8、,另一方面离不开逐渐进步的工艺。2005年以后，除Kotum等少数有特殊工艺需求的方案外，大多数工艺开发机构逐渐把硅波导的工艺控制在厚度为220^400™（尤其是220nm）的绝缘衬底上的硅（SOI）平台上，这种标淮化对之后硅光子的商业化发展具有极其重要的意义。硅光子的真正产品化是在2010年之后，突出表现为一系列通信系统公司对硅光子初创公司的高价收购。在这期间，有更多的初创公司出现，这些新创立的公司大多把目光瞄准了异军突起的数据中心市场，但目前仅Luxtera有稍具规模的产品销售。当前的产业化