发布混合矽晶雷射技术 助Intel未来多核心发展

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Intel今天宣布与加州UCSB大学共同研发，成功达成以标准矽晶片制程开发并以电源驱动的混合式矽晶雷射技术(Hybrid Silicon Laser)。据Intel表示，从前要生产能够应用于未来的电脑及数据中心，而且成本低及频宽高的矽晶光子元件（silicon photonics devices）存在不少问题，而今次的技术突破，可说解决了这方面的一大障碍。

在Intel与加洲UCSB大学的科研人员通力合作下，成功将磷化铟的发光性能以及矽晶导光功能结合，成为单一混合晶片 (hybrid chip) 。一旦通电，磷化铟内产生的光线便会进入矽晶波导 (silicon waveguide)，制造出连续的雷射光束，可用作驱动其他矽晶光子元件。由于以矽晶来产生雷射光，便可使用产量高的矽晶元件制造技术，大大减低所需成本，所以能令矽晶光子元件更广泛地应用于电脑。

据Intel光子技术实验室总监Mario Paniccia博士表示，是次的技术突破，意味著业界能够以较低成本，制造出传输速率高达数以兆位元计的光学『数据管道』，应用于未来电脑中，可望实现高效能运算应用的新纪元。尽管现时距离商业化产品阶段仍属言之过早，但我们相信在不久将来，定能将数以十计，甚至数以百计的混合矽晶元件雷射光线，以及其他矽晶光子元件整合至单一矽晶片上。

加州UCSB分校电机及电脑工程教授John Bowers表示，他们与Intel的合作研究计划，充分证明工商业界可与学术界携手合作，提升科学与技术的水平。藉著结合本校在磷化铟方面的丰富经验，以及Intel在矽晶光子方面的专门知识，他们研发出一种建基于黏合方法的崭新雷射结构，这种结构可以应用于晶圆、半晶圆或晶片阶段，并能进行大型光学整合至矽晶平台。随著这种崭新雷射结构的面世，将能大量生产高度整合的矽光子晶片，而且成本相宜。

目前，矽晶元件被广泛应用于大量生产价格廉宜的电子数码产品。其实矽晶片亦可用作传送、侦测、调校，甚至放大光线，但却不可有效产生光线。相比之下，建基于磷化铟的雷射技术现时较常应用于电讯设备。然而，由于需要逐一组装并调校，所以成本极其高昂，不适合个人电脑行业在高产量及低成本的要求。

但成功研发出混合矽晶元件雷射技术后，此一崭新设计意念，既以磷化铟物料来产生及放大光线，亦以矽晶波导来封装及控制雷射线。制造这项设备的最大关键，就是应用低温的氧等离子体 ─ 亦即带电氧气 ─ 在两种物料的表面创造出一层薄薄的氧化层（厚约25个原子）。
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当加热及加压时，氧化层便会发挥有如「玻璃黏合剂」的效用，将两种不同物料黏合至单一晶片上。一旦通电，磷化铟物料内产生的光线便会穿越「玻璃黏合剂」般的氧化层，进入矽晶片的波导，由其将光线封装及控制，创造出混合式矽晶元件雷射光。至于混合矽晶元件雷射光的性能表现及特定波长，主要取决于波导的设计。混合矽晶元件雷射技术的详细资料载于http://www.intel.com/research/platform/sp/hybridlaser.htm。

Intel的一项长远研究计划，就是运用标准矽晶元件制程来将光电「矽晶化」，而今天的宣布是以Intel在这方面取得的其他成就作为基础。Intel的科研人员于2004年推出全球第一套矽晶光子模组，能于1GHz的时脉速度下进行资料编码，较过往20MHz的纪录高出接近50倍。到了2005年，Intel的科研人员再次开创世界先河，利用拉曼效应 （Raman effect）与矽晶结构来放大通过矽晶元件的雷射光。而将外部光源导入实验的晶片后，产生连续完整的雷射光束。

据Intel表示，标准矽晶元件制程来将光电「矽晶化」，将有助Intel未来处理器的发展，为Era of Tera-Scale Computing 10-100核心时代又迈进一大步。