Công nghệ quang tử silicon: Tái tạo hình ảnh truyền thông quang học bằng "Tư duy bán dẫn", mở ra kỷ nguyên của chip quang điện tử tích hợp.
Khi luồng dữ liệu toàn cầu tiếp tục phát triển theo cấp số nhân và các công nghệ truyền thông quang học truyền thống đang tiến đến giới hạn vật lý của chúng, một cuộc cách mạng thầm lặng đang diễn ra trong các nhà máy bán dẫn - đây là quang tử silicon. Nó đang sử dụng các kỹ thuật sản xuất chất bán dẫn tiên tiến nhất để xác định lại tương lai của truyền thông quang học.
Cốt lõi của công nghệ quang tử silicon nằm ở việc chế tạo các thiết bị quang học sử dụng quy trình CMOS hoàn thiện trên chất nền silicon tiêu chuẩn. Bằng cách thiết kế khéo léo các ống dẫn sóng silicon có kích thước nano, tín hiệu quang có thể được truyền, điều chế, phát hiện và trao đổi trên chip với mức tổn thất thấp, giống như dòng điện chạy qua một dây dẫn. Khái niệm "chế tạo thiết bị quang học bằng phương pháp sản xuất chip" này đã thay đổi hoàn toàn phương thức sản xuất mô-đun quang học. So với các thiết bị quang học rời rạc truyền thống, công nghệ quang tử silicon thể hiện ba ưu điểm độc đáo: khả năng tích hợp cao - tích hợp hàng tá thành phần quang học trên một con chip có kích thước- milimet; tiềm năng-chi phí thấp - đạt được sản xuất-quy mô lớn thông qua chuỗi công nghiệp bán dẫn trưởng thành; tốc độ điều chế - hiệu suất cao có thể đạt trên 200 Gbaud, đáp ứng yêu cầu truyền tốc độ cao-800G/1.6T.
Bên trong trung tâm dữ liệu, công nghệ quang tử silicon đang định hình lại kiến trúc kết nối. Giải pháp CPO (đồng{1}}quang học đóng gói) dựa trên quang tử silicon tích hợp chặt chẽ công cụ quang học và chip chuyển mạch, giảm đáng kể mức tiêu thụ điện năng và độ trễ, cung cấp giải pháp kết nối lý tưởng cho các cụm điện toán AI. Trong lĩnh vực truyền dẫn 5G, các mô-đun quang tử silicon, với lợi thế thu nhỏ, mang lại sự linh hoạt hơn cho việc triển khai trạm gốc. Điều đáng mong đợi hơn nữa là công nghệ quang tử silicon đang mở ra những ranh giới ứng dụng mới. Trong lĩnh vực radar laser, chip quang tử silicon dự kiến sẽ giảm đáng kể chi phí và thúc đẩy ứng dụng-lái xe tự động trên quy mô lớn. Trong điện toán lượng tử, công nghệ quang tử silicon cung cấp một nền tảng tích hợp để thao tác và đọc các bit lượng tử. Trong lĩnh vực cảm biến sinh học, chip quang tử silicon đang trở thành cốt lõi của thiết bị phát hiện di động.
Những gã khổng lồ bán dẫn toàn cầu và các doanh nghiệp đổi mới đều đang tích cực tham gia vào lĩnh vực quang tử silicon. Trong những năm gần đây, Trung Quốc đã đạt được tiến bộ nhanh chóng trong lĩnh vực này - các công ty trong nước đã thiết lập được năng lực hoàn chỉnh về thiết kế, sản xuất và thử nghiệm quang tử silicon. Nhiều doanh nghiệp đã đạt được sản xuất hàng loạt mô-đun quang tử silicon 400G/800G và đã đạt đến trình độ tiên tiến quốc tế về các chỉ số kỹ thuật quan trọng như hiệu suất ghép và băng thông điều chế. Được thúc đẩy bởi dự án "Điện toán phương Đông{6}}Tây" và chiến lược phát triển nền kinh tế kỹ thuật số, công nghệ quang tử silicon trong nước đang tăng tốc ứng dụng trong các trung tâm điện toán quốc gia và cụm trung tâm dữ liệu, đặt nền tảng kết nối quang học vững chắc cho nền kinh tế kỹ thuật số của Trung Quốc.
Từ khoảng cách milimet giữa các giá đỡ trong trung tâm dữ liệu đến các bộ phận trong cùng của chip, từ bước đột phá ở giới hạn của truyền thông cổ điển đến biên giới mới nổi của thông tin lượng tử, quang tử silicon, "cầu nối giữa chất bán dẫn và quang tử" này, đang đưa chúng ta tới một kỷ nguyên mới nơi quang học và điện tử được tích hợp sâu sắc. Trong thời đại mà các con chip xác định tương lai của ánh sáng, mọi cải tiến sẽ làm sáng tỏ những khả năng mới trên nền silicon nhỏ bé.