OFCNFOEC2009觀察（3）：硅光子集成的最新進展

        2005年英特爾宣布成功研發(fā)出硅光子技術時，該成果被視為IT產(chǎn)業(yè)重要的一項發(fā)展。然而正是在當年，英特爾宣布出售其光電網(wǎng)絡組件事業(yè)，并進行一系列改組?！度A爾街日報》當時對此的評價是：這不代表英特爾過去在光電、網(wǎng)絡通訊方面近百億美元的投資沒有重大成果，相反，英特爾在硅光子技術的研究一直處于業(yè)界領先位置，并且碩果累累。

　　英特爾在OFC2008上宣布研制出硅鍺（Si-Ge)）光電探測器，采用計算機芯片領域常用的大規(guī)模集成電路CMOS的制造技術和工藝，該產(chǎn)品可以將光信號轉變成電信號，性能可以與當今市場上主流的40G光電探測器相媲美。目前應用到光網(wǎng)絡里的絕大多數(shù)光電探測器都是基于GsAs和InP等化合物半導體材料，這些材料相對硅材料而言數(shù)量少，價格高，硅基探測器的問世對通信設備商而言可以充分利用硅芯片的優(yōu)勢，生產(chǎn)出更富效率和更低成本的數(shù)據(jù)傳輸設備來。

　　英特爾的新型高帶寬光電探測器對1550nm光信號具有極其出色的靈敏度，該產(chǎn)品可以說是業(yè)內在25年內研制商用Si-Ge技術的重大研制成果，解決了Ge層和Si層之間暗電流（dark current）這一困擾業(yè)界多年的技術難題。暗電流在英特爾的新型探測器中幾乎可以忽略不計，僅僅有幾百個毫微安，相當與十億分之一安培。

　　英特爾在硅光子技術最新成果是在2008年12月，當時英特爾在最新一期自然雜志上發(fā)表的文章宣稱，公司已經(jīng)使用硅材料創(chuàng)造了雪崩光電二極管（APD）的性能世界紀錄，頻率高達340GHz。

　　實際上，英特爾自2005年以來陸續(xù)發(fā)布了硅基激光器，硅基調制器和硅基探測器等許多硅光子核心元件，英特爾硅光子技術實驗室主管馬里奧•潘尼西亞說，目前這項研究工作已經(jīng)接近尾聲，剩下來要解決的難題是如何集成封裝。英特爾公布的硅光子技術商業(yè)化時間表是2010年前。

　　除了英特爾，Luxtera則是另外一家致力于發(fā)展硅光子技術的領先廠商，該公司在2005年就推出采用CMOS工藝的硅高速調制器，在2007年3月，Luxtera宣布在業(yè)界首次推出基于標準SOI-CMOS工藝，通過摻雜純鍺元素，制成長波長集成光探測器。這一技術突破大大領先于市場，將為單片集成光器件的發(fā)展帶來新的突破。不過在此之后Luxtera在這方面的研究就很少有報道了，有消息指出Luxtera可能迫于生存壓力轉行做其他產(chǎn)品，在今年的 OFC/NFOEC 2009上Luxtera發(fā)布了世界上最大的有源光纜，或許是一個說明。

　　而在OFC/NFOEC 2009展會上，業(yè)界新秀——NANO科技公司的研發(fā)工程師王曉欣博士在技術會議上口頭報告了公司最新研制的新型的高性能10 Gb/s鍺/硅雪崩光電探測器（Ge/Si APD），該報告在大會的＂光電器件簡要介紹＂中被列為熱門話題之一。

 　　NANO科技是繼英特爾﹑Luxtera之后第三家具有此項技術的公司，其核心技術已經(jīng)申請專利保護。目前NANO科技的10 Gb/s鍺/硅雪崩光電探測器性能可與傳統(tǒng)的III-V族雪崩光電探測器產(chǎn)品相比，部分性能甚至優(yōu)越于III-V族的同類產(chǎn)品，如帶寬-增益積高（> 200 Gb）﹑擊穿電壓低(27 V)﹑擊穿電壓溫度系數(shù)低(<0.014 V/°C)﹑過剩噪聲因子低。值得重視的是NANO科技的Ge/Si APD是在８英寸CMOS線上生產(chǎn)的，整個生產(chǎn)工藝與標準CMOS制程完全兼容，易于以后與TIA等后續(xù)電路實現(xiàn)單片集成。

　　通過器件結構的優(yōu)化和生產(chǎn)工藝的完善，NANO科技的10 Gb/s 鍺/硅雪崩光電探測器性能有很大的改善余地。據(jù)悉，NANO科技計劃近期將新型的10 Gb/s鍺/硅雪崩光電探測器產(chǎn)品推向市場。

　　從本屆OFC/NFOEC 2009展會我們注意到英特爾﹑Luxtera并沒有展示與硅光子集成相關的最新成果，不過有理由相信，相關的研制工作仍在積極進行，或許英特爾正在忙于后期的集成封裝工藝的研制，這是難點也是重點，我們希望在2010年的OFC/NFOEC 能看到最新的研制成果，也希望這種技術早日進入正式商用。