OFC/NFOEC2009观察（3）：硅光子集成的最新进展

2009-04-03 17:46

　　文：于占涛　光电新闻网编辑

　　2005年英特尔宣布成功研发出硅光子技术时，该成果被视为IT产业重要的一项发展。然而正是在当年，英特尔宣布出售其光电网络组件事业，并进行一系列改组。《华尔街日报》当时对此的评价是：这不代表英特尔过去在光电、网络通讯方面近百亿美元的投资没有重大成果，相反，英特尔在硅光子技术的研究一直处于业界领先位置，并且硕果累累。

　　英特尔在OFC2008上宣布研制出硅锗（Si-Ge)）光电探测器，采用计算机芯片领域常用的大规模集成电路CMOS的制造技术和工艺，该产品可以将光信号转变成电信号，性能可以与当今市场上主流的40G光电探测器相媲美。目前应用到光网络里的绝大多数光电探测器都是基于GsAs和InP等化合物半导体材料，这些材料相对硅材料而言数量少，价格高，硅基探测器的问世对通信设备商而言可以充分利用硅芯片的优势，生产出更富效率和更低成本的数据传输设备来。

　　英特尔的新型高带宽光电探测器对1550nm光信号具有极其出色的灵敏度，该产品可以说是业内在25年内研制商用Si-Ge技术的重大研制成果，解决了Ge层和Si层之间暗电流（dark current）这一困扰业界多年的技术难题。暗电流在英特尔的新型探测器中几乎可以忽略不计，仅仅有几百个毫微安，相当与十亿分之一安培。

　　英特尔在硅光子技术最新成果是在2008年12月，当时英特尔在最新一期自然杂志上发表的文章宣称，公司已经使用硅材料创造了雪崩光电二极管（APD）的性能世界纪录，频率高达340GHz。

　　实际上，英特尔自2005年以来陆续发布了硅基激光器，硅基调制器和硅基探测器等许多硅光子核心元件，英特尔硅光子技术实验室主管马里奥&bull；潘尼西亚说，目前这项研究工作已经接近尾声，剩下来要解决的难题是如何集成封装。英特尔公布的硅光子技术商业化时间表是2010年前。

　　除了英特尔，Luxtera则是另外一家致力于发展硅光子技术的领先厂商，该公司在2005年就推出采用CMOS工艺的硅高速调制器，在2007年3月，Luxtera宣布在业界首次推出基于标准SOI-CMOS工艺，通过掺杂纯锗元素，制成长波长集成光探测器。这一技术突破大大领先于市场，将为单片集成光器件的发展带来新的突破。不过在此之后Luxtera在这方面的研究就很少有报道了，有消息指出Luxtera可能迫于生存压力转行做其他产品，在今年的 OFC/NFOEC 2009上Luxtera发布了世界上最大的有源光缆，或许是一个说明。

　　而在OFC/NFOEC 2009展会上，业界新秀——NANO科技公司的研发工程师王晓欣博士在技术会议上口头报告了公司最新研制的新型的高性能10 Gb/s锗/硅雪崩光电探测器（Ge/Si APD），该报告在大会的＂光电器件简要介绍＂中被列为热门话题之一。

　　NANO科技是继英特尔?Luxtera之后第三家具有此项技术的公司，其核心技术已经申请专利保护。目前NANO科技的10 Gb/s锗/硅雪崩光电探测器性能可与传统的III-V族雪崩光电探测器产品相比，部分性能甚至优越于III-V族的同类产品，如带宽-增益积高（> 200 Gb）?击穿电压低(27 V)?击穿电压温度系数低(<0.014 V/°；C)?过剩噪声因子低。值得重视的是NANO科技的Ge/Si APD是在８英寸CMOS线上生产的，整个生产工艺与标准CMOS制程完全兼容，易于以后与TIA等后续电路实现单片集成。

　　通过器件结构的优化和生产工艺的完善，NANO科技的10 Gb/s 锗/硅雪崩光电探测器性能有很大的改善余地。据悉，NANO科技计划近期将新型的10 Gb/s锗/硅雪崩光电探测器产品推向市场。

　　从本届OFC/NFOEC 2009展会我们注意到英特尔?Luxtera并没有展示与硅光子集成相关的最新成果，不过有理由相信，相关的研制工作仍在积极进行，或许英特尔正在忙于后期的集成封装工艺的研制，这是难点也是重点，我们希望在2010年的OFC/NFOEC 能看到最新的研制成果，也希望这种技术早日进入正式商用。