硅光子技術(shù)是基于硅和硅基襯底材料(如 SiGe/Si、SOI 等)，利用現(xiàn)有 CMOS 工藝進行光器件開發(fā)和集成的新一代技術(shù)，結(jié)合了集成電路技術(shù)的超大規(guī)模、超高精度制造的特性和光子技術(shù)超高速率、超低功耗的優(yōu)勢，是應(yīng)對摩爾定律失效的顛覆性技術(shù)。

概念：硅光子技術(shù)是一種基于硅光子學的低成本、高速的光通信技術(shù),用激光束代替電子信號傳輸數(shù)據(jù),她是將光學與電子元件組合至一個獨立的微芯片中以提升路由器和交換機線卡之間芯片與芯片之間的連接速度。

硅光子架構(gòu)主要由硅基激光器、硅基光電集成芯片、主動光學組件和光纖封裝完成，使用該技術(shù)的芯片中，電流從計算核心流出，到轉(zhuǎn)換模塊通過光電效應(yīng)轉(zhuǎn)換為光信號發(fā)射到電路板上鋪設(shè)的超細光纖，到另一塊芯片后再轉(zhuǎn)換為電信號。

硅光技術(shù)的發(fā)展：

硅光技術(shù)基于1985年左右提出的波導理論，2005-2006年前后開始逐步從理論向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，Luxtera、Kotura等先行者不斷推動技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，形成了硅光芯片代工廠(GlobalFoundries、意法半導體、AIM等)、激光芯片代工廠(聯(lián)亞電子等)、芯片設(shè)計和封裝(Luxtera、Kotura等)較為成熟的Fabless產(chǎn)業(yè)鏈模式，也有Intel為代表的IDM模式，除激光芯片外，設(shè)計、硅基芯片加工、封測均自己完成)。

硅光技術(shù)的價值：

硅光在國家安全布局上具有重要的戰(zhàn)略價值。

1、傳統(tǒng)光器件使用磷化銦做材料,只負責數(shù)據(jù)的交換,而不負責數(shù)據(jù)的處理和存儲,因此安全價值僅限于保障通信不斷,但是硅光使用硅作為材料,數(shù)據(jù)的處理、存儲和交換全部在硅上面完成,如果技術(shù)完全被國外廠商壟斷,后果不堪設(shè)想;

2、受制于量子效應(yīng),通過制程改進來提升單核處理器計算性能的方式將會淡出,或者說摩爾定律進入失效期,唯一的解決方案是多核并行計算,根據(jù)吉爾德定律,帶寬的增長速度至少是運算性能增長速度的3 倍,因此硅光替代集成電路是必然。

硅光學技術(shù)的種類：

硅光電子學包括硅基光子材料、硅基光子器件和硅基光子集成三個主要方面。

1、硅基光子材料包括：硅基納米發(fā)光材料和硅基光子晶體

2、硅基光子器件包括：硅基發(fā)光二極管；硅基激光器；硅基光探測器；硅基光調(diào)制器

3、硅基光子集成和硅基芯片

硅光PID技術(shù)優(yōu)勢: PID技術(shù)采用硅光子集成技術(shù)，利用統(tǒng)一的CMOS工藝平臺，一舉突破早期PID在集成度、性價比和功耗的諸多瓶頸。

1、高集成度 目前，PID技術(shù)除了硅光子集成，還有二氧化硅平面光波導(SiO2-PLC)，III-IV族材料(如InP)單片集成。

2、 高性價比 除了集成度，硅光PID技術(shù)在性價比上具有極大的優(yōu)勢。

3、 低功耗 相比傳統(tǒng)技術(shù)， 硅光PID技術(shù)在功耗上占據(jù)極大優(yōu)勢。

硅光技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域：

硅光技術(shù)的高度集成特性在對尺寸更加敏感的消費領(lǐng)域存在更大需求，消費電子、智能駕駛、量子通信等領(lǐng)域有很大的發(fā)展空間。

硅光技術(shù)發(fā)展的四大技術(shù)難題：

1、硅光子芯片技術(shù)的設(shè)計痛點

硅光芯片的設(shè)計方面面臨著架構(gòu)不完善、體積和性能平衡等難題。

2、硅光子芯片技術(shù)的制造難題

硅光芯片的制造工藝面臨著自動化程度低、產(chǎn)業(yè)標準不統(tǒng)一、設(shè)備緊缺等技術(shù)難關(guān)。

3、硅光子芯片面臨的封裝困擾

硅光芯片的封裝包括光學部分的封裝，和電學部分的封裝。就光學封裝來說，因為硅光芯片所采用的光的波長非常的小，跟光纖存在著不匹配的問題，與激光器也存在著同樣的問題;不匹配的問題就會導致耦合損耗比較大，這是硅光芯片封裝與傳統(tǒng)封裝相比最大的區(qū)別。用硅光做高速的器件，隨著性能的不斷提升，pin的密度將會大幅度增加，這也會為封裝帶來很大的挑戰(zhàn)。

4、產(chǎn)業(yè)相關(guān)的器件難題

硅光芯片需要的器件很多，而目前仍有很多相關(guān)技術(shù)難題未解決。