近日IBM宣布已經(jīng)研制成功實用化的硅光學芯片，讓這項已經(jīng)有二十年發(fā)展歷史的技術(shù)看到了大規(guī)模商用化的曙光。

　　前世

　　早在上世紀九十年代，IT從業(yè)者就開始為半導體芯片產(chǎn)業(yè)尋找繼任者。光子計算、量子計算、生物計算、超導計算等概念一時間炙手可熱，它們的目標都是在硅芯片發(fā)展到物理極限后取而代之，以延續(xù)摩爾定律。

　　其中光子計算一度被認為是最有希望的未來技術(shù)。與半導體芯片相比，光芯片用超微透鏡取代晶體管、以光信號代替電信號進行運算。光芯片無需改變二進制計算機的軟件原理，但可以輕易實現(xiàn)極高的運算頻率，同時能耗非常低，不需要復雜的散熱裝置。與電腦對應(yīng)，設(shè)想中的光學計算機被稱作“光腦”。早年甚至有人預(yù)言 2015年光腦就會開始取代硅芯片。

　　理想是美好的，現(xiàn)實總是殘酷的。科學家和工程師很快就發(fā)現(xiàn)制造納米級的光學透鏡是如此困難，想在小小的芯片上集成數(shù)十億的透鏡遠遠超出了人類現(xiàn)有的技術(shù)水平。真正實用化的光子計算技術(shù)恐怕要再等幾十年才會出現(xiàn)，于是IT業(yè)放棄了這一理想，轉(zhuǎn)而繼續(xù)挖掘半導體技術(shù)的潛能。

　　今生

　　雖然光子計算的研究沉寂了，但科研單位并未放棄將光線引入芯片世界的努力。很快人們發(fā)現(xiàn)用光通路取代電路來在硅芯片之間傳輸數(shù)據(jù)是很有潛力的應(yīng)用方向：光信號在傳輸過程中很少衰減，幾乎不產(chǎn)生熱量，同時可以輕松獲得恐怖的帶寬；最重要的是在硅芯片上集成光學數(shù)據(jù)通道的難度不算太高，不像光子計算那樣近乎幻想。于是從21世紀初開始，以Intel和IBM為首的企業(yè)與學術(shù)機構(gòu)就開始重點發(fā)展硅芯片光學信號傳輸技術(shù)，期望有朝一日能用光通路取代芯片之間的數(shù)據(jù)電路。

　　光纖音頻接口如今隨處可見，這類設(shè)備的體積較大，無法集成進芯片

　　以激光代替電路傳遞數(shù)據(jù)的技術(shù)對普通人來說并不陌生，音頻設(shè)備常見的光纖數(shù)字接口就是一個典型例子。如今城市新建寬帶網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)普遍使用光纖取代了銅纜，大大提升了網(wǎng)絡(luò)的接入帶寬。光信號技術(shù)有很多優(yōu)勢，但傳統(tǒng)光學數(shù)據(jù)設(shè)備的體積龐大，難以應(yīng)用在芯片級的信號網(wǎng)絡(luò)中。硅光學技術(shù)的目標就是在芯片上集成光電轉(zhuǎn)換和傳輸模塊，使芯片間光信號交換成為可能。使用該技術(shù)的芯片中，電流從計算核心流出，到轉(zhuǎn)換模塊通過光電效應(yīng)轉(zhuǎn)換為光信號發(fā)射到電路板上鋪設(shè)的超細光纖，到另一塊芯片后再轉(zhuǎn)換為電信號。