英特爾發(fā)明硅激光技術(shù) 采用標(biāo)準(zhǔn)芯片生產(chǎn)工藝

 通過(guò)利用標(biāo)準(zhǔn)的硅生產(chǎn)工藝，而不是目前產(chǎn)生激光所要求的更昂貴的材料和工藝，英特爾已經(jīng)開(kāi)發(fā)出能夠產(chǎn)生8 束連續(xù)拉曼激光的芯片。該芯片發(fā)出的連續(xù)光束能夠被調(diào)制成表示數(shù)據(jù)的脈沖。廉價(jià)的光部件不僅僅能夠提高計(jì)算機(jī)的速度，而且能夠使醫(yī)療設(shè)備更廉價(jià)和更精確。 

    盡管硅激光雕刻機(jī)要進(jìn)入市場(chǎng)還需要至少4 、5 年的時(shí)間，但這種芯片應(yīng)當(dāng)能夠在業(yè)界引起廣泛的興趣。芯片廠商們對(duì)硅寵愛(ài)有加，但在運(yùn)載光學(xué)數(shù)據(jù)方面它的表現(xiàn)則要糟糕得多。 

    英特爾光子學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的主任馬里奧表示，這既是科學(xué)，也是心理上的突破，因?yàn)闆](méi)有人想到這是可能的。在正常的環(huán)境中，硅不是理想的光學(xué)材料。

    硅激光是英特爾利用光連接計(jì)算機(jī)、芯片，甚至芯片中部件計(jì)劃的**進(jìn)展。去年，英特爾展示了一款運(yùn)行速度與目前的調(diào)制器相當(dāng)?shù)?“硅調(diào)制器”。 

    Gartner 集團(tuán)的分析師雷諾茲表示，英特爾的技術(shù)可以將價(jià)值2000美元的調(diào)制器集成到一個(gè)硅芯片中，顯然，這一技術(shù)是有市場(chǎng)的。硅激光也是英特爾利用其工廠生產(chǎn)能夠?qū)ρ哼M(jìn)行化驗(yàn)和完成機(jī)械任務(wù)的芯片的更大計(jì)劃的一部分。

    利用光傳輸數(shù)據(jù)有著巨大的優(yōu)勢(shì)。能耗和散熱已經(jīng)成為芯片設(shè)計(jì)者面臨的一個(gè)重大問(wèn)題，與電子相比，光子產(chǎn)生的熱量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小得多。光束能夠處理的數(shù)據(jù)也要多得多，因此能夠減少電纜的數(shù)量和計(jì)算機(jī)的體積。

    弊端？光學(xué)部件的生產(chǎn)成本很高，而且要求使用III-V 材料，將部件組裝成一個(gè)完整的系統(tǒng)也是一件相當(dāng)不容易的任務(wù)。加州大學(xué)洛杉磯分校的教授賈拉利說(shuō)，拉曼激光是“一項(xiàng)重大的技術(shù)突破”。賈拉利是硅拉曼激光的發(fā)明者。

    英特爾負(fù)責(zé)硅光子戰(zhàn)略的高級(jí)經(jīng)理維克多說(shuō)，目前的硅設(shè)備要求光纖必須與激光同步，光纖設(shè)備三分之二的成本都來(lái)自測(cè)試和組裝。批量生產(chǎn)的硅芯片能夠改進(jìn)許多問(wèn)題。硅芯片能夠?qū)崿F(xiàn)非常容易的調(diào)整：可以在能夠產(chǎn)生激光的芯片上刻一個(gè)槽，而光纖就可以被迅速、廉價(jià)、精確地穿過(guò)這個(gè)槽。

    在某些方面來(lái)說(shuō)，拉曼激光也非常適合硅芯片。拉曼效應(yīng)的原理是：光射向一種物質(zhì)，引起物質(zhì)中原子的振動(dòng)，從而使得一些光子獲得能量，而另一些光子失去能量，產(chǎn)生波長(zhǎng)不同的再生光。

    拉曼激光就是捕獲這些再生光，然后對(duì)它進(jìn)行放大，產(chǎn)生有特種用途的光束。由于其晶體結(jié)構(gòu)，在受到光的照射后，硅原子非常容易振動(dòng)。與標(biāo)準(zhǔn)的玻璃相比，硅的拉曼效應(yīng)要強(qiáng)10000 倍，這使得拉曼激光更容易被放大。 

    但是，當(dāng)一個(gè)硅原子同時(shí)受到二個(gè)光子的碰撞后，受到撞擊的原子就會(huì)釋放出一個(gè)電子，就會(huì)在硅材料內(nèi)部形成一個(gè)電子云，吸收掉產(chǎn)生的拉曼激光。為了解決這一問(wèn)題，芯片設(shè)計(jì)者圍繞“硅腔”設(shè)計(jì)了一個(gè)電場(chǎng)，這會(huì)使電子云被“一掃而光”。

    從技術(shù)上來(lái)講，硅并沒(méi)有生成光束，而只是充當(dāng)了用來(lái)生成和放大再生光的媒介。硅不是一種能夠生成光的好材料。馬里奧說(shuō)，這是解決光發(fā)射問(wèn)題的不同方法。試驗(yàn)用的芯片采用了“絕緣硅”技術(shù)，它是采用標(biāo)準(zhǔn)的硅芯片生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的，有利于降低成本。

    英國(guó)薩里大學(xué)的教授格雷厄姆說(shuō)，許多人一直在試圖利用多種不同的方法生成硅激光，對(duì)硅激光的懷疑已經(jīng)在日益增加，但是，我們今天終于看到了真正的硅激光。硅是一種低成本、適合大批量生產(chǎn)的媒介，看看電子設(shè)備的廉價(jià)就知道了。

    英特爾一直在改進(jìn)其光子技術(shù)。在去年展示硅調(diào)制器時(shí)，它的數(shù)據(jù)傳輸速率是1gbps.在三周前發(fā)表的一篇論文中，英特爾聲稱(chēng)硅調(diào)制器的數(shù)據(jù)傳輸速率已經(jīng)達(dá)到2.5gbps ，而目前正在受到評(píng)估的一篇論文則聲稱(chēng)硅調(diào)制器的數(shù)據(jù)傳輸速率已經(jīng)達(dá)到4gbps。