Silizium-Photonik-Technologie: Optische Kommunikation mit „Halbleiterdenken“ neu denken und die Ära integrierter optoelektronischer Chips eröffnen.
Da der globale Datenfluss weiterhin exponentiell zunimmt und traditionelle optische Kommunikationstechnologien an ihre physikalischen Grenzen stoßen, findet in Halbleiterfabriken eine stille Revolution statt - das ist die Siliziumphotonik. Es nutzt modernste Halbleiterfertigungstechniken, um die Zukunft der optischen Kommunikation neu zu definieren.
Der Kern der Silizium-Photonik-Technologie liegt in der Herstellung optischer Geräte mithilfe ausgereifter CMOS-Prozesse auf Standard-Siliziumsubstraten. Durch die ausgeklügelte Konstruktion nanoskaliger Siliziumwellenleiter können optische Signale verlustarm auf dem Chip übertragen, moduliert, erkannt und ausgetauscht werden, genau wie Strom, der durch einen Draht fließt. Dieses Konzept „Bau optischer Geräte mithilfe von Chip-Herstellungsmethoden“ hat die Produktionsweise optischer Module völlig verändert. Im Vergleich zu herkömmlichen diskreten optischen Geräten weist die Silizium-Photonik-Technologie drei einzigartige Vorteile auf: hohe Integration - durch die Integration Dutzender optischer Komponenten auf einem Chip im Millimetermaßstab-; niedriges -Kostenpotenzial - Erzielung einer Produktion in großem Maßstab-durch die ausgereifte Halbleiterindustriekette; Die hochleistungsfähige - Modulationsrate kann über 200 GBaud erreichen und erfüllt damit die Anforderungen einer 800G/1,6T-Hochgeschwindigkeitsübertragung.
Im Rechenzentrum verändert die Silizium-Photonik-Technologie die Verbindungsarchitektur. Die auf Siliziumphotonik basierende CPO-Lösung (Co-Packaged Optics) integriert die optische Engine und den Schaltchip eng, reduziert den Stromverbrauch und die Latenz erheblich und bietet eine ideale Verbindungslösung für KI-Computing-Cluster. Im 5G-Fronthaul-Bereich sorgen Silizium-Photonikmodule mit ihren Miniaturisierungsvorteilen für mehr Flexibilität beim Einsatz von Basisstationen. Noch stärker wird erwartet, dass die Silizium-Photonik-Technologie neue Anwendungsgrenzen eröffnet. Im Laserradarbereich sollen photonische Siliziumchips die Kosten erheblich senken und die großflächige Anwendung des autonomen Fahrens fördern. Im Quantencomputing bietet die Silizium-Photonik-Technologie eine integrierte Plattform für die Manipulation und das Auslesen von Quantenbits. Im Bereich der Biosensorik werden photonische Siliziumchips zum Kern tragbarer Detektionsgeräte.
Globale Halbleitergiganten und innovative Unternehmen steigen alle aktiv in den Bereich der Siliziumphotonik ein. In den letzten Jahren hat China in diesem Bereich schnelle Fortschritte gemacht - Inländische Unternehmen haben umfassende Kapazitäten für die Entwicklung, Herstellung und Prüfung von Siliziumphotonik aufgebaut. Viele Unternehmen haben bereits die Massenproduktion von 400G/800G-Silizium-Photonikmodulen erreicht und bei wichtigen technischen Indikatoren wie Kopplungseffizienz und Modulationsbandbreite ein international fortgeschrittenes Niveau erreicht. Angetrieben durch das „East-West Computing“-Projekt und die Strategie zur Entwicklung der digitalen Wirtschaft beschleunigt die inländische Silizium-Photonik-Technologie ihre Anwendung in nationalen Rechenleistungszentren und Rechenzentrumsclustern und schafft so eine solide Grundlage für optische Verbindungen für Chinas digitale Wirtschaft.
Vom Millimeterabstand zwischen den Racks im Rechenzentrum bis zu den innersten Teilen der Chips, vom Durchbruch an den Grenzen der klassischen Kommunikation bis zur aufstrebenden Grenze der Quanteninformation führt uns die Siliziumphotonik, diese „Brücke zwischen Halbleitern und Photonik“, in eine neue Ära, in der Optik und Elektronik tief integriert sind. In einer Zeit, in der Chips die Zukunft des Lichts bestimmen, wird jede Innovation neue Möglichkeiten auf dem winzigen Siliziumsubstrat eröffnen.