硅光子通信产品技术和商业化进程

孙笑晨　张琦

摘要：通过对硅光子商业化进程特别是一系列成功和失败案例的介绍，解释了硅光子所依赖的生态系统的重要性及其对具体技术路线和商业模式选择的影响，并结合最新的硅光子产品开发和量产情况，指出了硅光子在各种产品方案中的优势和挑战。

关键词： 硅光子；集成光子；光子集成回路（PIC）

Abstract： In this paper， through a brief review of silicon photonics history with an emphasis on the successes and failures of its commercialization progress， the importance of the ecosystem silicon photonics relies on and its impact on the choices of technical paths and business models are analyzed. With the latest status of silicon photonic product development in the industry， the advantages and the challenges of current and emerging product solutions are identified.

Key words： silicon photonics； integrated photonics； photonic integrated circuit （PIC）

1 硅光子技术和商业化回顾

在20世纪中期，半导体产业刚兴起时便有人提出过在硅材料上制作波导等光学结构的想法，但这一领域的真正启动始于20世纪80年代末至90年代初SOREF Richard [1，2]和REED Graham[3]等人的一系列早期工作。硅光子领域的基础是硅半导体生态系统，而这个基础则决定了硅光子发展的各个里程碑处处呈现出集了成电路（IC）的技术发展和影响的影子。

硅光子基于IC技术的特点使它很早便进入了一些IC大公司的视野。在21世纪初，IBM、Intel、Sun Microsystems（后并入Oracle）、NTT/NEC等公司便设立独立硅光子部门并投入大量资源，和学术界齐头并进地进行硅光子科研，这种情况以往并不常见。和资源有限的学术界不同，这些公司本来就处于IC生态系统的领导地位，能利用更多工艺和配套的资源，以独立或与学术界合作的形式为很多重要的结果做出了巨大的贡献，包括高速调制器、锗探测器[4]、低损光波导[5]和混合集成的结果。另一个突出的现象是绝大多数目前被广泛认为取得成功的硅光子初创公司均创立在这10年间，包括前5年的代表Luxtera、Kotura、Lightwire和后5年的代表Aurrion、Acacia（硅光子为其主要技术点之一）。……