在芯片技術的發(fā)展過程中，隨著芯片制程的逐步縮小，互連線引起的各種效應成為影響芯片性能的重要因素。芯片互連是目前的技術瓶頸之一，而硅光子技術則有可能解決這一問題。

互連線相當于微型電子器件內部的街道和高速公路，可將晶體管、電阻、電容等各個元件連接起來，并與外界進行互動交流。當芯片越做越小時，互聯線也需要越來越細，互連線間距縮小，電子元件之間引起的寄生效應也會越來越影響電路的性能。常見的互連線材料諸如鋁、銅、碳納米管等，而這些材質的互聯線無疑都會遇到物理極限，而光互連則不然。

并且，基于計算機與通信網絡化的信息技術也希望其功能器件和系統具有更快的處理速度、更大的數據存儲容量和更高的傳輸速率。僅僅利用電子作為信息載體的硅集成電路技術已經難以滿足上述要求。

硅光子技術是一種光通信技術，使用激光束代替電子半導體信號傳輸數據，是基于硅和硅基襯底材料，利用現有CMOS工藝進行光器件開發(fā)和集成的新一代技術。最大的優(yōu)勢在于擁有相當高的傳輸速率，可使處理器內核之間的數據傳輸速度快100倍甚至更高，功率效率也非常高，因此被認為是新一代半導體技術。

歷史上硅光子是在SOI上開發(fā)的，但SOI晶圓價格昂貴，而且不一定是所有不同光子學功能的最佳材料。同時隨著數據速率的提高，硅上的高速調制正成為瓶頸，因此正在開發(fā)各種新材料，如LNO薄膜、InP、BTO、聚合物和等離子材料，以實現更高的性能。

2022 年 3 月，格芯發(fā)布了格芯 FotonixTM 新平臺，在同一芯片上單片集成了高性能射頻、數字 CMOS 和硅光子(SiPH)電路，同時利用 300 毫米芯片生產的規(guī)模、效率和嚴格的工藝控制。在數據中心互聯、光網絡、光子計算、光纖到戶(FTTH)和聯合封裝光學等領域，格芯已經對這項創(chuàng)新技術進行了鑒定，以滿足當今和未來最緊迫、最復雜和最困難的挑戰(zhàn)。

而讓硅光子技術進入制造商和最終客戶手中的下一步是什么? 為硅光學創(chuàng)建端到端的生態(tài)系統。對于在市場上擴大格芯的光子技術至關重要。格芯表示，正在與封裝、EDA 工具和其他關鍵類別的行業(yè)領導者合作，為其硅光子產品組合提供幫助，以創(chuàng)建端到端的生態(tài)系統，使其客戶能夠開發(fā)和制造創(chuàng)新的芯片。

格芯稱，合作者 Fabrinet 就是為復雜產品的原始設備制造商提供先進光學封裝和精密光學、機電和電子制造服務的供應商，這些產品包括光通信組件、模塊和子系統、汽車部件、醫(yī)療設備、工業(yè)激光器和傳感器。Fabrinet 結合格芯專長，實現了高光纖數、被動排列的光纖陣列，用于從硅光子芯片中輸入和輸出光。這項開發(fā)利用了 Fabrinet 在光學元件和組件方面現有的成熟的制造技術，以及共同包裝的光學器件，通過將硅開關電路與光學器件包裝在模塊或封裝中，消除了對收發(fā)器的需求。

獲悉，利用格芯的硅光子樣品并分享其工藝技術專長，Fabrinet 現在已經展示 90nm 硅光子學工藝的光纖連接能力。兩家公司還合作將光纖連接引入格芯的 45nm 平臺技術，包括格芯 Fotonix 硅光子晶片，并預計這些技術將在 2022 年底前得到全面測試和認證。在格芯的支持下，由 Fabrinet 開發(fā)的帶有光纖連接的晶圓將在 2022 年底前完全達到 Telcordia 的行業(yè)標準。

硅光子被譽為硅芯片生產的重大突破。將高度先進的芯片從生產中轉化為產品的過程是極其復雜的。這個過程從硅的可用性開始，并依賴于提供 EDA 工具、設計套件、軟件、封裝創(chuàng)新、測試工具和其他元素的生態(tài)系統，從而形成完整的硅解決方案。隨著基于硅光子的芯片在今年晚些時候開始批量供應，該行業(yè)預計將在包括這些應用中看到顯著的吸收：高性能計算、光量子計算 、人工智能 、電信 、聯網 、虛擬和增強現實、國防和航空航天。光通信是以光波為載波的通信方式，根據傳輸介質的不同，可分為大氣激光通信和光纖通信，產業(yè)鏈主要包含光通信器件、光通信系統、光通信應用三部分，其中光通信器件生產和測試是產業(yè)的上游環(huán)節(jié)。當前，光通信器件已經和集成電路(IC)、分立器件、傳感器并列成為半導體產業(yè)四大分支。

從光通信器件的種類來看，主要分為有源器件和無源器件，前者主要是發(fā)光二極管(LED)、激光二極管(LD)、光電二極管(PIN)、放大器和調制器等;后者主要是光纖連接器、耦合器、光開關、光衰減器和光隔離器等。

從產業(yè)發(fā)展的大趨勢來看，未來光通信器件將主要以光集成技術(PIC)為核心，其中一大分支技術是基于III-V簇化合物半導體材料的光集成技術。通過硅光子學 (SiPho)技術，業(yè)界能夠將傳統用于CMOS集成電路上的技術經驗轉移到光通信器件上。

近日，全球領先的模擬半導體解決方案代工廠高塔半導體(Tower Semiconductor)聯合網絡通訊設備公司瞻博網絡(Juniper Networks)推出全球首個硅光子代工就緒工藝，該工藝集成了III-V族激光器、放大器調制器和探測器。

III-V簇化合物半導體材料主要包括砷化鎵、磷化銦、氮化鎵等，III-V族激光器更多是有源器件，比如磷化銦便是一種主要用于實現通信波長大規(guī)模單片集成的材料。硅光子技術主要是利用現有CMOS 集成電路類似的技術來設計和制造光器件和光電集成電路。 目前，硅光子技術主要用于通信領域，正如高塔半導體所言，將率先解決數據中心和電信網絡中的光連接問題，后續(xù)將逐步擴展到人工智能 (AI)、激光雷達和其他傳感器等新興應用中。