硅光子技術(shù)是基于硅和硅基襯底材料(如 SiGe/Si、SOI 等)，利用現(xiàn)有 CMOS 工藝進(jìn)行光器件開(kāi)發(fā)和集成的新一代技術(shù)，結(jié)合了集成電路技術(shù)的超大規(guī)模、超高精度制造的特性和光子技術(shù)超高速率、超低功耗的優(yōu)勢(shì)，是應(yīng)對(duì)摩爾定律失效的顛覆性技術(shù)。

概念：硅光子技術(shù)是一種基于硅光子學(xué)的低成本、高速的光通信技術(shù),用激光束代替電子信號(hào)傳輸數(shù)據(jù),她是將光學(xué)與電子元件組合至一個(gè)獨(dú)立的微芯片中以提升路由器和交換機(jī)線卡之間芯片與芯片之間的連接速度。

硅光子架構(gòu)主要由硅基激光器、硅基光電集成芯片、主動(dòng)光學(xué)組件和光纖封裝完成，使用該技術(shù)的芯片中，電流從計(jì)算核心流出，到轉(zhuǎn)換模塊通過(guò)光電效應(yīng)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)發(fā)射到電路板上鋪設(shè)的超細(xì)光纖，到另一塊芯片后再轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。

硅光技術(shù)的發(fā)展：

硅光技術(shù)基于1985年左右提出的波導(dǎo)理論，2005-2006年前后開(kāi)始逐步從理論向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，Luxtera、Kotura等先行者不斷推動(dòng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，形成了硅光芯片代工廠(GlobalFoundries、意法半導(dǎo)體、AIM等)、激光芯片代工廠(聯(lián)亞電子等)、芯片設(shè)計(jì)和封裝(Luxtera、Kotura等)較為成熟的Fabless產(chǎn)業(yè)鏈模式，也有Intel為代表的IDM模式，除激光芯片外，設(shè)計(jì)、硅基芯片加工、封測(cè)均自己完成)。

硅光技術(shù)的價(jià)值：

硅光在國(guó)家安全布局上具有重要的戰(zhàn)略?xún)r(jià)值。

1、傳統(tǒng)光器件使用磷化銦做材料,只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的交換,而不負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理和存儲(chǔ),因此安全價(jià)值僅限于保障通信不斷,但是硅光使用硅作為材料,數(shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)和交換全部在硅上面完成,如果技術(shù)完全被國(guó)外廠商壟斷,后果不堪設(shè)想;

2、受制于量子效應(yīng),通過(guò)制程改進(jìn)來(lái)提升單核處理器計(jì)算性能的方式將會(huì)淡出,或者說(shuō)摩爾定律進(jìn)入失效期,唯一的解決方案是多核并行計(jì)算,根據(jù)吉爾德定律,帶寬的增長(zhǎng)速度至少是運(yùn)算性能增長(zhǎng)速度的3 倍,因此硅光替代集成電路是必然。

硅光學(xué)技術(shù)的種類(lèi)：

硅光電子學(xué)包括硅基光子材料、硅基光子器件和硅基光子集成三個(gè)主要方面。

1、硅基光子材料包括：硅基納米發(fā)光材料和硅基光子晶體

2、硅基光子器件包括：硅基發(fā)光二極管；硅基激光器；硅基光探測(cè)器；硅基光調(diào)制器

3、硅基光子集成和硅基芯片

硅光PID技術(shù)優(yōu)勢(shì): PID技術(shù)采用硅光子集成技術(shù)，利用統(tǒng)一的CMOS工藝平臺(tái)，一舉突破早期PID在集成度、性?xún)r(jià)比和功耗的諸多瓶頸。

1、高集成度 目前，PID技術(shù)除了硅光子集成，還有二氧化硅平面光波導(dǎo)(SiO2-PLC)，III-IV族材料(如InP)單片集成。

2、 高性?xún)r(jià)比 除了集成度，硅光PID技術(shù)在性?xún)r(jià)比上具有極大的優(yōu)勢(shì)。

3、 低功耗 相比傳統(tǒng)技術(shù)， 硅光PID技術(shù)在功耗上占據(jù)極大優(yōu)勢(shì)。

硅光技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域：

硅光技術(shù)的高度集成特性在對(duì)尺寸更加敏感的消費(fèi)領(lǐng)域存在更大需求，消費(fèi)電子、智能駕駛、量子通信等領(lǐng)域有很大的發(fā)展空間。

硅光技術(shù)發(fā)展的四大技術(shù)難題：

1、硅光子芯片技術(shù)的設(shè)計(jì)痛點(diǎn)

硅光芯片的設(shè)計(jì)方面面臨著架構(gòu)不完善、體積和性能平衡等難題。

2、硅光子芯片技術(shù)的制造難題

硅光芯片的制造工藝面臨著自動(dòng)化程度低、產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、設(shè)備緊缺等技術(shù)難關(guān)。

3、硅光子芯片面臨的封裝困擾

硅光芯片的封裝包括光學(xué)部分的封裝，和電學(xué)部分的封裝。就光學(xué)封裝來(lái)說(shuō)，因?yàn)楣韫庑酒捎玫墓獾牟ㄩL(zhǎng)非常的小，跟光纖存在著不匹配的問(wèn)題，與激光器也存在著同樣的問(wèn)題;不匹配的問(wèn)題就會(huì)導(dǎo)致耦合損耗比較大，這是硅光芯片封裝與傳統(tǒng)封裝相比最大的區(qū)別。用硅光做高速的器件，隨著性能的不斷提升，pin的密度將會(huì)大幅度增加，這也會(huì)為封裝帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)。

4、產(chǎn)業(yè)相關(guān)的器件難題

硅光芯片需要的器件很多，而目前仍有很多相關(guān)技術(shù)難題未解決。