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标题: [转帖]“跨越硅光子的障碍” 英特尔开发出硅与化合物半导体一体化的电流激励式激光 [打印本页]

作者: 乏味 时间: 2006-9-29 01:37
标题: [转帖]“跨越硅光子的障碍” 英特尔开发出硅与化合物半导体一体化的电流激励式激光

“凭借此次的成果，我们跨过了实现硅光子道路上的障碍”。美国英特尔与美国加州大学圣塔巴巴拉分校（University of California，Santa BarbaraUCSB）的研究小组，开发出了硅与化合物半导体一体化的电流激励式激光。

化合物半导体采用以InP（磷化铟）夹持活性层（据介绍资料称，为AlGaInAs）的结构。由该化合物半导体产生的光，借助由硅制光波导构成的共振器发生共振，从而产生激光振荡。此次，英特尔成功地在硅底板上集成了7个这样的元件，并实现了连续振荡。“初步计划6～7年后制造出集成有此次所开发激光器的光通信模块”（英特尔光子技术实验室总监Mario Paniccia）。

英特尔等公司开发出的电流激励式激光器，是在硅底板上集成分别具备发光、传输、调制、受光等通过光进行数据传输所必需功能的光元件的“硅光子”技术必不可少的元件。设想可用于计算机及数据中心的主机间、板卡间以及芯片间通过光进行大容量数据传输。例如，在硅芯片上排列25个新开发的激光器元件，分别通过光调制器以40Gbit/秒速度传输数据，则可实现平均1芯片1Tbit/秒的速度。英特尔初步计划首先在6～7年内使包括此次开发的激光器在内的多种硅制光元件实现模块化，将来力争开发出把逻辑LSI与硅制光元件集成在同一芯片上的单片式设备。

英特尔把硅光子定位于“今后10年的支柱技术之一”，近2～3年来陆续发表了硅制造的高速调制器以及光激励式激光器等。然而，由于硅是不容易通过电流激励而发光的材料，因此迄今为止未能实现承担发光作用的、基于硅的电流激励式激光器。此次，英特尔采用“折衷结构”成功地解决了这一难题，即让发光効率高的化合物半导体来承担光的产生及放大工作，而光的多重反射产生共振的任务则由硅制光波导承担。

特点主要有2个

此次的激光器主要有2个特点。

第一，使用此次的激光器，比以前方法更容易集成到硅底板上。例如，以前的方法有把激光器元件安装在硅底板外侧、以及把激光器元件安装在硅底板上这两种。两种方法为了将激光器射出的光引导至硅底板上的硅制光波导，均需进行光轴校准。而此次，可以晶圆级或芯片级、对化合物半导体制成的发光层及硅光导进行接合。因此，元件无需进行位置校对。

第二，容易集成多个波分复用技术光通信所需的、以不同波长振荡的激光器。这是因为可以通过改变硅制光波导的尺寸，比较自由地改变振荡波长。此次的激光器以1577nm振幅振荡。

此次的激光器元件，以通过氧等离子气形成的氧化膜作为粘接剂，在300℃、1MPa的条件下对硅底板上蚀刻而成的硅制光波导和AlGaInAs量子井层形成的发光层或放大层进行接合。在15℃下驱动时，激光器振荡的阈值为65mA。在该温度下驱动时的光输出，当以200mA电流驱动时约为1.8mW。

URL FROM:http://www.intel.com/research/platform/sp/hybridlaser.htm

作者: 乏味 时间: 2006-9-29 01:39
提高芯片之间以及芯片与内存之间的通信速度

　　英特尔将硅光子定位于解决该公司称之为“芯片间信号问题”的划时代对策。所谓芯片间信号问题，就是指如何确保层叠的晶圆之间、或者各晶圆与内存之间的布线带宽。“我们知道假如用光进行布线，就能确保足够的带宽。但过去成本太高”（英特尔）。过去的通信用光学元件大多使用InAs等叫做“III‐V族”的化合物，成本非常高。该公司认为假如能够利用长期以来积累的CMOS技术在硅晶圆上形成光学元件，就能在低成本条件下实现大带宽的芯片间布线，因此一直都在从事硅光子的研究开发。

　　据该公司称，在导光管、受光元件和调制器方面目前已经利用硅技术开发出高性能元件。在主题演讲中，莱特纳宣称：“过去唯一一种不能利用硅技术实现的元件就是发光元件。但最近我们在这种元件开发中已经实现根本性的突破”。这里所指的就是英特尔2005年2月发表的利用拉曼效应在硅底板上形成的激光元件。“尽管过去有人认为即便制成化合物类光学元件，也难在实现实用化，但这次的拉曼激光元件则不同。实现量产并不是太难”（英特尔技术人员），看来拉曼激光元件的开发使得硅光子实现的可能性大大地增加了。

　　该公司希望将硅光子技术不断应用于各种用途。具体包括芯片间通信、底板布线与显示器之间的连接、数据中心服务器之间的连接，化学分析，以及医疗激光元件等领域。

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