前沿科技混合硅准备取代磷化铟InP光子芯新时代

混合硅将会成为复杂光子集成电路的首选平台吗？

2006 年，美国加州大学（UCSB）和 Intel 公司的研究人员推出了世界上第一个电泵浦混合硅激光器。该器件利用了 III-V 族半导体的发光特性，并运用成熟的 CMOS 工艺在硅晶圆上制作激光器，从而为制造廉价的量产型硅制光学器件开启了大门。

7 年的时间很快就过去了，许多人都认为：混合硅光子技术革命如今已经的的确确是万事俱备了。业界开发出了各种各样的混合器件，从激光源和光学放大器到高速调制器、波导和偏振组件，等等，不一而足，从而形成了光子集成电路 (PIC) 的构件。UCSB 已开发出了锥形模转换器（tapered mode converter），以实现混合硅组件与无源绝缘体上硅衬底的集成，并采用量子阱混杂和芯片焊接以组合不同的带隙组件和具有不同 III-V 外延堆垛（epitaxial stacks）的器件。

在整个业界，重要的混合集成电路包括高集成度发送器、光相位阵列和光分组交换器。而头条则涵盖了 Intel 的 50 Gbit/s 硅链路、Luxtera 公司的 millionth 芯片，以及 imec 在 00 mm 硅晶圆上制作组件等。鉴于上述公司和其他的主要厂商(从 IBM 到 UCSB 的分拆公司 Aurrion)都急于使硅芯片 大放异彩 ，UCSB 的光电子研究小组的 Martijn Heck 认为现在所取得的种种突破仅仅是开始。

[实现这些组件之集成化的] 希望一直存在，但我们如今提高了良率，同时特别关注性能和加工工艺， 他说。 很棒的一点是，我们现在能够把组件连接在一起并制作此类高性能、高功能性的光子集成电路。 这种激动人心的进展速度无法不让人印象深刻，但是 InP PIC 仍然具有非常多的优势。Infinera 公司目前正在出售采用 500 Gbit/s PIC 构建的光学络平台，并于近期演示了一款 10 Tbi一定要查清这枚火箭发射不成功的“确切”原因t/s PIC。但是，这可能很快有所改变吗？

最近，Heck 和同事们绘制了一幅图，其描绘了 InP 和混合硅芯片复杂性（以每颗芯片所包含的组件数目来衡量）的发展状况。毫无疑问，基于 InP 的单片式集成在过去的 20 年里其复杂性呈指数性增长，不过据研究人员说，混合硅 PIC 正在让你再感动一回。　　一路上快速地步前者之后尘。Heck 认为，三个主要的推动力对于技术的迅速变革起到了决定性的作用。