IBM 聲稱(chēng)，從2011年起，硅芯片將邁向以光脈沖(pulses of light)而非電荷(electrical charge)來(lái)進(jìn)行溝通;該公司于12月1日在日本舉行的Semicon Japan展會(huì)上，透露其 CMOS 整合硅納米光子(CMOS Integrated Silicon Nanophotonics，CISN)技術(shù)的細(xì)節(jié)。

　　在該場(chǎng)展會(huì)上，IBM預(yù)言硅納米光子將是實(shí)現(xiàn)未來(lái)“exascale”等級(jí)處理器的推手，可能達(dá)到每秒百萬(wàn)兆次運(yùn)作(a million trillion operations per second)的水平，也就是比目前“petascale”等級(jí)的超級(jí)計(jì)算機(jī)速度快1,000倍。“IBM目前正在開(kāi)發(fā)的CMOS硅納米光子技術(shù)，可藉由擴(kuò)大每顆芯片的收發(fā)器帶寬與整合密度，以因應(yīng)exascale規(guī)格系統(tǒng)的需求。”參與 CISN 研發(fā)項(xiàng)目的IBM研究人員Will Green表示。

　　Green是與IBM旗下位于美國(guó)紐約州T.J Watson研究中心的硅整合納米光子計(jì)劃經(jīng)理Yurii Vlasov，以及Solomon Assefa、Alexander Rylakov、Clint Schow與Folkert Horst等研究人員共同工作。近十年來(lái)，包括IBM、惠普(HP)、英特爾(Intel)、飛思卡爾半導(dǎo)體(Freescale)、NEC、三星電子(Samsung Electronics)與IMEC等公司，還有包括Avago、Luxtera等伙伴，都將硅光子視為CMOS技術(shù)領(lǐng)域必然可實(shí)現(xiàn)的未來(lái)。

　　透果將電到光(electrical-to-optical)與光到電(optical-to-electrical)收發(fā)器整合到傳統(tǒng)CMOS芯片上，這種硅光子被看好能突破目前開(kāi)發(fā)exascale等級(jí)運(yùn)算平臺(tái)的瓶頸。IBM則聲稱(chēng)，其CISN技術(shù)已經(jīng)解決了相關(guān)問(wèn)題，目前也已開(kāi)始授權(quán)給合作伙伴，并可望在2011年看到采用該技術(shù)的商用收發(fā)器。

　　“目前的情況就類(lèi)似當(dāng)年Marconi首度展示橫跨大西洋的無(wú)線電發(fā)射;”市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)The Envisioneering Group首席分析師Rick Doherty表示：“在今日，我們的數(shù)字系統(tǒng)、主板與芯片被“海洋”所分隔，而IBM已經(jīng)證實(shí)，能利用傳統(tǒng)的整合性CMOS制程，讓光學(xué)互連技術(shù)橫跨那些“海洋”。”

　　IBM的全硅晶光學(xué)收發(fā)器在單一CMOS芯片內(nèi)整合了調(diào)變器、光波導(dǎo)、分波多任務(wù)器、開(kāi)關(guān)與探測(cè)器等

　　自2005年起，IBM研究中心已經(jīng)收集了建構(gòu)完整CMOS光學(xué)鏈接生態(tài)系統(tǒng)所需的光學(xué)組件，能讓電子芯片通過(guò)光學(xué)互連、取代銅導(dǎo)線與總線進(jìn)行溝通;到目前為止，IBM已經(jīng)展示了以CMOS制程打造的光學(xué)調(diào)變器(modulator)、光波導(dǎo)(wave guides)、分波多任務(wù)器(wavelength-division multiplexers)、開(kāi)關(guān)(switches)與探測(cè)器(detectors)。

　　至于僅剩的一個(gè)組件——硅發(fā)射器(emitter)，IBM也通過(guò)添加了納米管的方法成功展示;只不過(guò)預(yù)計(jì)明年問(wèn)世的IBM整合性硅光子，還是將采用以傳統(tǒng)三五族(III-V)半導(dǎo)體材料制成的發(fā)射器。最近IBM以CISN技術(shù)所掃除的一大障礙，是能將一層鍺層(germanium layer)埋在其CMOS堆棧底部。

　　其他廠商如飛思卡爾，則是與新創(chuàng)公司Luxtera合作，采用一種鍺殿后(germanium-last)制程，展示了一款硅光學(xué)收發(fā)器;但I(xiàn)BM聲稱(chēng)，其鍺優(yōu)先(germanium-first)制程，能將芯片尺寸縮小至10比1，讓內(nèi)含硅光學(xué)收發(fā)器的65納米CMOS芯片，達(dá)到二分之一平方公厘(因此能以小于5平方公厘的尺寸，集結(jié)成可達(dá)到每秒terabit速度的芯片)。

　　目前IBM正在進(jìn)行以商用晶圓廠生產(chǎn)CISN制程的特征化，并預(yù)計(jì)采用該公司授權(quán)技術(shù)的第一批CMOS光學(xué)收發(fā)器，將在明年問(wèn)世。該公司也預(yù)言，其CISN技術(shù)將逐步達(dá)成系統(tǒng)之間、同一系統(tǒng)內(nèi)主板之間、以及同主板內(nèi)芯片之間的通信;然后到2016年，將實(shí)現(xiàn)為單一CMOS微處理器內(nèi)的各核心扮演溝通橋梁的角色。