淺談“IBM”與“Intel”硅光子技術(shù)的區(qū)別

　　IBM硅光子技術(shù)的研究

　　對(duì)硅光子技術(shù)而言，最難解決的是光發(fā)射元件（Ge-on-Si技術(shù)）的問(wèn)題，制成光發(fā)射元件的話也僅停留在注入光后確認(rèn)有激光振蕩現(xiàn)象的階段。而要想實(shí)現(xiàn)實(shí)用化，則必須能夠用電流來(lái)驅(qū)動(dòng)激光器，目前尚未達(dá)到可立即使用的階段。

　　但這并不是說(shuō)其他光發(fā)射元件技術(shù)就有成為標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，其最大原因在于塊狀硅的能帶結(jié)構(gòu)為“間接遷移型”，這樣的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其不能高效發(fā)光。

IBM硅光子技術(shù)

　　廠商及研究機(jī)構(gòu)的解決方法大致可分為3種：

　　1、放棄在硅上制作光源的現(xiàn)有做法，通過(guò)外置的激光元件向芯片內(nèi)部導(dǎo)入光；

　　2、將利用化合物半導(dǎo)體制造的激光元件與硅芯片貼合；

　　3、通過(guò)某種手段使硅等直接發(fā)光。

　　從能量和波數(shù)來(lái)看能帶的話，導(dǎo)帶中能級(jí)最低點(diǎn)的波數(shù)與價(jià)帶中能量最高點(diǎn)的波數(shù)不同。由于波數(shù)與運(yùn)動(dòng)量等價(jià)，在載流子遷移前后難以滿足能量守恒定律，因此很難發(fā)光。

硅芯片探索改良

　　Luxtera公司的光收發(fā)器IC在芯片內(nèi)將1個(gè)外置激光元件的光分為4束，向4個(gè)解調(diào)器供給。IBM選擇該方法的原因在于，與其他元件相比，激光元件的耗電量最大，可靠性也較低。與IC分開(kāi)設(shè)置的話，發(fā)生問(wèn)題時(shí)更容易處理，所以是合理的做法

Intel公司硅光子技術(shù)的突破

　　英特爾始終設(shè)法在硅上形成發(fā)光元件，持續(xù)進(jìn)行了6年多研究。Intel公司2005年2月宣布開(kāi)發(fā)出了硅制拉曼激光元件。不過(guò)，該技術(shù)是通過(guò)射入激勵(lì)光的光激勵(lì)來(lái)實(shí)現(xiàn)振蕩，似乎還未能證實(shí)能夠通過(guò)電流激勵(lì)來(lái)產(chǎn)生振蕩。

Intel硅光子技術(shù)突破

　　接著，英特爾2006年9月宣布與美國(guó)加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校（University ofCalifornia, SantaBarbara，UCSB）共同開(kāi)發(fā)出了混合硅激光器

混合硅激光器

　　該技術(shù)是將InP等化合物半導(dǎo)體激光元件與硅光導(dǎo)波路粘合在一起。與其他的粘合技術(shù)不同，將硅導(dǎo)波路用作激光元件的諧振器的一部分，因此可通過(guò)改變硅導(dǎo)波路的設(shè)計(jì)來(lái)決定發(fā)光波長(zhǎng)。另外也不需要采取以高精度對(duì)齊光軸等以往存在課題的處理，所以還具有可降低制造成本的優(yōu)點(diǎn)。目前英特爾在硅光子光源中采用的也是該激光器技術(shù)。

　　不過(guò)，在硅芯片上粘合化合物半導(dǎo)體的技術(shù)即便在電路的CMOS工藝中也幾乎沒(méi)有實(shí)用化案例。英特爾也似乎并未將其當(dāng)作最終解決方案，目前仍在繼續(xù)進(jìn)行多種探索。2010年12月，英特爾開(kāi)始向擁有量子點(diǎn)激光器技術(shù)的東京大學(xué)納米量子信息電子研究機(jī)構(gòu)實(shí)施3年共50萬(wàn)美元的出資，在光源方面展開(kāi)了共同研究。