硅光子学:下一代数据中心及以后的关键技术

从社交媒体网络和流媒体平台，到基因组学驱动的医学，再到物联网中连接设备的激增，世界对数据的渴望通常都在增长。事实上，移动计算的发展在今天已经达到了一个新的高度。

所有的通信媒介一般都依靠电线来传输数据。此外，几十年来，价格经济、可靠的铜线已经连接了越来越多的晶体管，并在更小的芯片上支持电路。

然而，似乎随着芯片小型化趋势的到来，铜线的缺点已经暴露出来。铜线应用的缺点，如带宽有限，相邻导线之间的串扰和电流泄漏，引入了连接全球各种移动网络的解决方案的需求。

其中一种解决方案是光子学技术，它可以使用廉价、大批量的制造方法来制造。随着电信领域对该技术的强劲需求，硅光子学的进入可以被视为“电子跑道上的超模”。

硅光子学技术吸引各种电子产品制造商的原因是，它可以像普通计算机芯片一样构建，但使用精确的硅图案来传输携带信息的激光信号。硅光子学能够携带大量的数据，同时消耗相对较小的功率，而且不会升温，也不会对信号造成任何退化或干扰，因此有望颠覆一系列广泛的技术。

据估计，全球硅光子产业鉴于该技术在数据中心无缝连接和光通信等各种应用领域的突出应用，到2026年，该公司的年薪将达到30亿美元。

下一代数据中心的硅光子学范围

鉴于全球有近840万个数据中心，这些设施的流量增长正在动态增长。事实上，根据2019年思科全球云指数，到2021年底，每年的数据中心IP流量预计将超过20zb。

这种出站流量表明了服务器和交换机之间需要高速连接，从而产生了对硅光子学的需求。这些组件在dc中被广泛认为是一种有吸引力的技术，用于集成光学链路的重要构件。有了这种可扩展的技术，所有低功耗和紧凑型收发器现在都可以利用现有的CMOS制造基础设施，以相对较低的成本实现，并增加制造量。

自从最大的芯片制造商之一英特尔宣布推出用于数据中心的硅光子学产品以来，该行业的大腕们都在努力简化世界上一些最大的数据中心的连接操作。

英特尔重点介绍了硅光子学解决方案，据透露，该科技巨头已于2016年推出了首个用于数据中心网络的硅光子学组合，具有100G机器对机器连接。考虑到其成功率，该公司还提出了在几年内为数据中心交换机引入400G互连的主张，并于2019年进行了演示。

从英特尔转向其他公司所做的持续努力，提到Teramount将是至关重要的。即使在持续的COVID-19健康危机中，这家总部位于耶路撒冷的光子学插头解决方案公司仍然成功地从现有投资者那里获得了800万美元，以实现下一代半导体连接的硅光子学。这一革命性的举措将为下一代数据中心设施引入高速光学连接、5G、数据通信和性能计算应用。

硅光子学在医疗保健行业的贡献

随着冠状病毒大流行在全球造成重大损失，以及各种危及生命的疾病的流行程度不断扩大，对正确诊断或监测方法的需求使得医疗保健行业提出了更多要求。在这方面，电子集成电路的引入已经成为医疗设备的基本组件。

事实上，光子集成电路正在为更广泛的医疗诊断和治疗带来附加值，为硅光子学在生动的医疗设备和设备中的部署铺平了道路。

今天，这些领域的研究和发展正如火如荼地进行着。说到这里，慕尼黑工业大学和亥姆霍兹慕尼黑中心的研究人员在2020年宣布发明了世界上最小的超声波探测器。该探测器基于硅芯片上的紧凑光子电路，其尺寸比人类头发丝小100倍。这种新型探测器具有可视化参数的能力，这些参数比以前可能的要小。

在另一个例子中，集成硅光子芯片的领先供应商Rockley Photonics于3月底宣布与SC Health Corp.达成战略协议，以促进前者独特的传感和监测平台的商业推出。

许多企业和行业现在都将硅光子学视为计算机和监控设备不可避免的组成部分，而不是给定的应用和行业努力。随着这项技术在未来几年趋于成熟，超级计算机很有可能在神经层面达到与人脑处理能力相当的百亿亿次速度。