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IBM 聲稱，從2011年起，硅芯片將邁向以光脈沖(pulses of light)而非電荷(electrical charge)來進行溝通；該公司于12月1日在日本舉行的Semicon Japan展會上，透露其 CMOS 整合硅納米光子(CMOS Integrated Silicon Nanophotonics，CISN)技術的細節。 在該場展會上，IBM預言硅納米光子將是實現未來“exascale”等級處理器的推手，可能達到每秒百萬兆次運作(a million trillion operations per second)的水平，也就是比目前“petascale”等級的超級計算機速度快1,000倍。“IBM目前正在開發的CMOS硅納米光子技術，可藉由擴大每顆芯片的收發器帶寬與整合密度，以因應exascale規格系統的需求。”參與 CISN 研發項目的IBM研究人員Will Green表示。 Green 是與IBM旗下位于美國紐約州T.J Watson研究中心的硅整合納米光子計劃經理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，包括IBM、惠普(HP)、英特爾(Intel)、飛思卡爾半導體(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技術領域必然可實現的未來。 透果將電到光(electrical-to-optical)與光到電(optical-to-electrical)收發器整合到傳統CMOS芯片上，這種硅光子被看好能突破目前開發exascale等級運算平臺的瓶頸。IBM則聲稱，其CISN技術已經解決了相關問題，目前也已開始授權給合作伙伴，并可望在2011年看到采用該技術的商用收發器。 “目前的情況就類似當年Marconi首度展示橫跨大西洋的無線電發射；”市場研究機構The Envisioneering Group首席分析師Rick Doherty表示：“在今日，我們的數字系統、主板與芯片被“海洋”所分隔，而IBM已經證實，能利用傳統的整合性CMOS制程，讓光學互連技術橫跨那些“海洋”。” 
IBM的全硅晶光學收發器在單一CMOS芯片內整合了調變器、光波導、分波多任務器、開關與探測器等 自2005年起，IBM研究中心已經收集了建構完整CMOS光學鏈接生態系統所需的光學組件，能讓電子芯片通過光學互連、取代銅導線與總線進行溝通；到目前為止，IBM已經展示了以CMOS制程打造的光學調變器(modulator)、光波導(wave guides)、分波多任務器(wavelength-division multiplexers)、開關(switches)與探測器(detectors)。 至于僅剩的一個組件——硅發射器 (emitter)，IBM也通過添加了納米管的方法成功展示；只不過預計明年問世的IBM整合性硅光子，還是將采用以傳統三五族(III-V)半導體材料制成的發射器。最近IBM以CISN技術所掃除的一大障礙，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，則是與新創公司Luxtera合作，采用一種鍺殿后(germanium-last)制程，展示了一款硅光學收發器；但IBM聲稱，其鍺優先(germanium-first)制程，能將芯片尺寸縮小至10比1，讓內含硅光學收發器的65納米CMOS芯片，達到二分之一平方公厘(因此能以小于5平方公厘的尺寸，集結成可達到每秒terabit速度的芯片)。 目前IBM正在進行以商用晶圓廠生產CISN制程的特征化，并預計采用該公司授權技術的第一批CMOS光學收發器，將在明年問世。該公司也預言，其CISN技術將逐步達成系統之間、同一系統內主板之間、以及同主板內芯片之間的通信；然后到2016年，將實現為單一CMOS微處理器內的各核心扮演溝通橋梁的角色。 |
