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光子IC路在何方?
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電子元件和光學元件最終註定要合併,但在今年的OFC 2017上卻引發業界對於矽光子(SiP)或磷化銦(InP)誰才是最佳發展路徑的論戰...

電子元件和光學元件最終註定要合併,但在今年的光纖通訊展(OFC 2017)上卻引發業界對於矽光子(SiP)或磷化銦(InP)誰才是最發展路徑的論戰。

協助為歐洲發展光子代工生態系統的學術研究人員率先以InP作為專題演講。 但幾位分析師表示,SiP更可能成為最後的贏家。

相關各界均同意,越來越多的頻寬需求將在未來五年內推動新的光電介面發展。 其需求大約達到今年OFC展會上廣泛展示的400G系統之後約兩個世代,並預計將在2019年出量。

而在2020年左右出現的25.6-Tbits/s開關晶片將會需要光學介面,這是幾位元作者在去年出書討論矽光子時所作的預測。 網路資深人士Andreas Bechtolshiem則預測2021年時將會需要板載光元件,他在最近指出800G乙太網路(Ethernet)或許是最後使用獨立光模組的標準。

InP是一種極其適於整合的優質技術,特別是核心雷射光源,但它需要採用大量矽晶技術,才能將成本降低到相當於SiP的程度,Meint K. Smit在OFC的專題演講上表示。
 
Smit表示,InP超越大多數技術領域
荷蘭愛因霍芬科技大學(Eindhoven University of Technology)的InP專家Smit帶領的歐盟計畫至今已開發出350款InP元件了,其中包括來自多家公司的商用化產品,例如180-Gbit/s和320-Gbit/s的波分多工發射器。

該計畫彙集了代工廠、工具製造商和光子設計師。 至今已經打造出經驗證的光學元件庫和InP制程設計套件,從而在多項目晶圓(MPW)上實現測試組件,並推動從4吋晶圓向6吋晶圓的進展。

然而,Smit坦承,SiP的成本較低,因為它擁有英特爾(Intel)等業者支援使用較大的8吋晶圓廠。 他說:「目前正處於一種複雜的景象,並沒有一種適用於全部的解決方案... [最後],InP、矽元件和SiP都可能共同運作。 」
 
在歐洲生產的一些InP設計
大廠下注矽光子技術
Smit引用LightCounting的資料預測,InP將在量上超越SiP,但其他分析師則有不同的看法。

Linley Group資深分析師Jag Bolaria表堊,「主要的業者包括Luxtera、英特爾、Mellanox與思科(Cisco)等巨擘,因此,SiP較InP擁有更多的資金投入。 」
 
市場觀察家LightCounting表示,InP將主導光收發器領域
去年,英特爾在經過十多年的實驗室研究後推出首款100Gbit/s的SiP收發器。 包括Ciena和瞻博網路(Juniper Networks)等設備製造商透過收購取得了矽光子技術,而基於矽光子的同調收發器製造商Acacia Communications則成功上市。

Linley Group的另一位分析師Loring Wirbel則指出,愛因霍芬科技大學與及EDA合作夥伴Phoenix Software的智慧光子研究開始顯現與InP制程設計規則之間的良好互動。 「InP有其重要作用,例如佈局DWDM調變器與光偵測器等,但InP與SiP之間並不可能直接更換取代。 」

他指出了光子發展路徑的不同之處,他指出Luxtera有一篇研究報告提到採用Globalfoundries 45nm絕緣上覆矽(SOI) CMOS制程製造的單晶片,其中封裝了一顆RISC核心以及800個光學元件。

整體而言,今年OFC的重點是採用56G串列解串器(serdes)的較短距離光纖,為大型資料中心驅動200-Gbit和400-Gbit乙太網路系統。 Wirbel強調,「由於許多終端市場的衰退狀態... 而遠距離傳輸與海底電纜市場持平,短距離技術在今年的展場似乎很活躍...」

在另一個專題演講中,Google執行長呼籲,資中心伺服器的容量必須再提高10x倍、成本再降低2x倍,才足以因應頻寬約2年成長1倍的需求。 然而,在此領域的許多公司正提出個位數中段的成長率。

資料中心與服務供應商在光纖網路方面仍存在廣泛的需求。 Ciena公司策略資深總監Ciena Blair表示,在今年的展會上還看到了可程式設計方面的成長態勢。 Ciena Blair同時身兼OFC指導委員會主席。

他說:「此次會議看來十分正面、樂觀,或許是近年來出席率最高的一次。 我們在光網路方面看到更多以軟體API、軟體定網路(SDN)、開放來源甚至是巨量資料(big data)分析進行控制的更智慧化裝置。 」
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