版权声明：本文来自于《36Kr》《51CTO》，如您觉得不合适，请与我们联系，谢谢 。

英特尔目前正在致力于一项促进硅芯片之间的通信的新技术，在节约能源的同时帮助加速云数据中心的工作。但根据一位华尔街分析师的说法，这项研究三五年之内还无法服务于商业应用。

Susquehanna Financial的Christopher Rolland于本周二表示，该技术把微小的激光器和光纤连接嵌入芯片中，将数据直接传输到另一芯片。随着半导体行业中芯片能负荷的晶体管数量达到上限，未来在芯片之间传输信息的功能至关重要。

Rolland 在他的报告中写道 :

这项技术可以算作奇迹了，我们认为这将改变英特尔公司乃至全行业的游戏规则。

英特尔有望在其PC芯片市场放缓的情况下使用这项技术。虽然其数据中心芯片部门表现良好，但是移动设备芯片的新市场任然面临困境。不考虑英特尔去年收购小型芯片制造商Altera的影响，该公司今年前9个月的收入增长比仅为3％。

Rolland表示，作为一种新技术，硅光子可以使英特尔的数据中心芯片更加高效，从而大大提高销售额。例如，英特尔的Xeon芯片用于服务器中央处理器，该芯片可以使用新技术将信息直接传输到现场可编程门阵列（FPGA），用于运行大数据分析和机器学习的特殊算法。这样的连接将使两个芯片的通信达到一个芯片的速度，而且所需要的能量更少。

英特尔公开表示，他们计划最终将硅光子直接集成到芯片上。但目前没有给出整合的细节，Rolland的设想最终可能无法达成。

英特尔目前已经公开了一些与该技术相关的产品。8月份，该公司表示，他们创建了硅光子设备，能以100千兆/秒的速度在数公里的距离内传输数据。但目前的产品旨在围绕云数据中心服务器移动信息，而不是在更小规模的芯片之间。

英特尔发言人周二未就Rolland的报告置评。

从思科和IBM到Luxtera和RockleyPhotonics这样规模较小的私有企业，不少公司正在致力于硅光子技术的研究。

然而三到五年的时间对于大多数投资者来讲可能有点遥远，至少目前没有太多投资人显示出较大的兴趣，在本周二的交易中，英特尔的股价几乎没有变化。

什么是硅光子技术？

硅光子技术（SiPh）是一种计算机芯片之间通过光学射线传输数据的技术。表面上看它似乎很简单，但实际上还是比较难以理解的。或许最好把它和电路作一个比较。

在电路的早期，用的是分立元件（例如，晶体管、电容器、电阻器等），通过印刷电路板上的配线连接起来。为了减小尺寸以及降低成本，很多分立元件在单块硅基板上相邻并相互连接，形成集成电路（比如芯片）。随着时间的推移，可以在放置在芯片上的元件类型不断增加，而它们的尺寸和功耗却在大幅降低（根据摩尔定律）。现在我们能够在每个芯片上放置数十亿个元件，单个元件的成本可以忽略不计了。

硅光子技术的目标就是在光学领域实现同样具有成本效益的元件整合。具体而言，光学元件（如激光器、功分器、调制器、合路器等）是通过光能够穿越的透明通道或者波导相互连接的，这就像电通过电路板上的导线传导。业界一直专注于尽可能地利用由电子芯片行业对硅进行投资的成果。

一种有着重大的市场影响力的方法是，将纯硅衬底替换为二氧化硅（如玻璃）。所得的电路称为光子电路（PLC）。虽然能够放置在PLC上的元件类型有限，但是使用玻璃衬底使得波导能够增大6倍，从而减少了与激光器等其他元件对准的挑战。众多技术的结合有助于解决这些挑战，并且降低高速光子的成本。它也将产业的发展方向从单纯的“硅光子”重新定义为“集成光子”这个更为广泛的领域。

根据市场研究公司Technavio发布的最新分析预测结果显示，2016年至2020年全球硅光子市场年复合增长率（CAGR）将突破48%。

该研究还依据各种应用，将该市场划分为三个类别：通信、消费电子以及其他类。其中通信类占比高达95%。

尽管消费电子应用占整个市场的1%不到，但是Technavio表示，该部分在预测期内CAGR将超过48%。医疗、军事和机器人等其他类别在预测期内，CAGR也将达到61%，增长潜力巨大。

该份报告还指出了导致全球硅光子市场增长的四大因素，分别为：对更高网络带宽的需求，传输成本的降低和向40Gbps以上速率的扩展，大量公共资金的投入以及硅光子对能源效率的提高。

该报告表示光子技术已经成为了当前通信和数据基础架构的核心，并将整合进通信网络中。

通过光子集成电路的整合，2020年光子发射器、可调谐激光器、接收器以及多路复用组件能源节省将达5%至10%，进而提高网络能源效率。

该报告还表示，政府资助也有助于硅光子的进展和普及。

美国政府提出的6亿美元《光电子制造业行动计划》也将推动硅光子的发展。

Technavio首席分析师Asif Gani表示：“这些投资将有助于硅光子技术的快速发展，进而在预测期内持续推动整个市场的增长。”

硅光子学技术将如何影响数据中心连通性？

硅光子学技术(SiliconPhotonics Technology)已经问世超过十年，但其与数据中心的集成工作仍处于起步阶段。这一技术所带来的连通性优势是否值得期待?

Stephen J. Bigelow：硅光子学技术初见曙光是源于世纪之初英特尔的首次公布。该技术的目标是在相同的硅器件上开发集成光学和电子信号的组件，实现铜导线所难以企及的远距离的高带宽数据通信。

让我们更近一步了解硅光子学技术背后的基本理念，以及其可能为数据中心领域所带来的一些优势和挑战。

Q ：硅光子学技术是什么以及它将如何影响数据中心 ?

硅器件是每台处理器、芯片、ASIC以及内存组件的基础。同时，在光学设备中——内置的组件携带的光的光子，而不是电子，两者之间有很大的差别——它已成为支撑现代网络技术的支柱，在全世界范围、各个大陆以及建筑物之间提供高带宽连接。

硅光子学技术使用现有的互补金属氧化物半导体芯片制造技术，在同一时间内的同一个硅芯片上构建晶体管和光学元件，而不是在不同的设备上单独构建电子和光子。硅光子制造的微型组件，需要直接将电信号转换从电信号信号到光信号，随后再转换回去，同时需要支持光学元件，以引导和分离不同光的波长。硅光子芯片之间的信号传输使用光纤进行连接。

那么，硅光子学技术是如何影响数据中心的呢?市场上最初的相关组件似乎是与传统的光学网络适配器相类似，能够将一英里或以内距离的设备使用光纤电缆连接起来。借助组件提供的数据中心服务器间的高带宽交互连接，能为建筑间提供高速网络连接。随着时间的推移，硅光子学技术还可支持额外的光学应用程序，为服务器间的连通性提供支持，并允许替代的计算模型，例如服务器分离(serverdisaggregation)。

Q ：当前有哪些可用的数据中心硅光子学技术的产品 ?

英特尔目前正在推广两款硅光子学产品：英特尔硅光子100G PSM4QSFP28光收发器和英特尔硅光子100G CWDM4QSFP28光收发器。这两种产品支持大型企业和云数据中心的规模组网的以太网交换机，支持使用单模光纤的带宽高达100千兆以太网的低功耗光纤链路。

两款产品具有共同的特点，例如最高3.5W的非制冷功率耗散，以及支持IEEE 802.3bm CAUI-4标准的电子端接口，拥有四条25Gbps的数据链。不仅如此，两款产品都采用了紧凑的Quad Small可插拔接口，允许更多的模块用相对小的空间完成部署。这些产品也能够通过内部集成的电路总线进行控制，在芯片间提供连续的链接，以保证管理和诊断的需要。

这些早期的产品展现形式只是硅光子潜在用途的一个样例。随着技术的发展，支持的传输距离可能会缩小，以实现更快的连通性选项，帮助系统和设备更紧密的联结在一起。

Q ：硅光子学技术如何支持数据中心分离技术 ?

为了更好地理解硅光子学技术的潜力，了解数据中心的分离概念是很重要的。

服务器传统上都是整体实体，因此它们的所有组件都被组装或整合到同一机箱中。当一台服务器无法提供更多的资源时，企业需要购买更多的服务器，即使它们可能不需要所有这些额外的资源。例如，如果一个应用程序需要更多的CPU内核，该公司可以部署另一台服务器来为这些服务添加所需的计算能力。但服务器上的内存和其他资源则可能会闲置。

服务器分离背后的理念重新将服务器考虑成独立的、具有功能的子系统。例如，处理器、内存、存储和其他关键资源被划分为功能模块，而且IT团队可以根据需要在共同的机架内添加和重新安排这些模块。机架中分离的组件将会填充到数据中心(补充计算缺口)。

进一步说，硅光子学技术可能是保障未来分离计算组件之间连通性的关键部分，能够在紧挨着的相邻模块间提供快速、可靠的、低成本的光学/电子转换，不论它们是在落在机架内部还是穿梭在数据中心内。

Q ：硅光子学技术将如何发展成为未来的数据中心产品 ?

面向实用的硅光子产品仍处于起步阶段，因此预测它们将如何发展是很具有挑战性的。然而，还是有一些可能的方向，供数据中心行业的专业人士考虑。

最初，英特尔硅光子100G PSM4和CWDM4 QSFP28光收发器等产品将提供简单、低功耗和高速的大型企业和云数据中心的规模组网方案。这可以鼓励在数据中心和跨城域网络部署方向的高带宽网络技术的大面积应用

。

从长期来看，硅光子学技术会继续支持具有更高速网络的传输速度，并最终实现网络部署路线图从100 Gbps到400 Gbps的跨越发展。

硅光子学技术中真正令人期待的是在未来芯片间的通信，将允许数据在单个芯片之间，而不是在元器件或建筑物之间传递。非易失性存储器已经完成演示，提供在每个单元上存储不止单一数位的数据，而是存储多单位数据的潜力。硅光子在内存方面的应用为其展示内存速度的极大提升、以及内存密度的巨大跃升提供了潜力。这可能帮助硅光子学技术在企业计算能力的下一轮重大飞跃中发挥关键的作用。

【关于转载】：转载仅限全文转载并完整保留文章标题及内容，不得删改、添加内容绕开原创保护，且文章开头必须注明：转自“半导体行业观察icbank”微信公众号。谢谢合作！

【关于投稿】：欢迎半导体精英投稿，一经录用将署名刊登，红包重谢！来稿邮件请在标题标明“投稿”，并在稿件中注明姓名、电话、单位和职务。欢迎添加我的个人微信号MooreRen001或发邮件到 jyzhang@moore.ren

点击阅读原文加入摩尔精英