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硅光子学技术与光互连芯片发展.docx
资料介绍
硅光子学技术与光互连芯片发展
引言
在AI大模型训练集群规模化扩张的背景下，传统电互连的带宽密度和能效瓶颈日益凸显。硅光子学技术通过利用CMOS兼容工艺制造光子器件，实现了光互连与电芯片的单片集成或异质集成，成为突破互连瓶颈的关键技术。2026年，硅光技术已从数据中心光模块领域向芯片间互连和板级互连全面扩展，硅光芯片的集成度和性能均达到了新的高度。
硅光子学技术原理
硅基光电子器件
硅光子学的核心是在硅基平台上实现光信号的产生、传输、调制、复用、探测和接收。硅材料虽然在光发射方面效率较低，但在光波导、调制器和探测器方面具有出色的性能。2026年，硅光平台已集成了以下关键器件：
1. 硅光调制器
1.1 基于硅的等离子色散效应，实现高速电光调制
1.2 调制速率已突破112Gbaud，支持224Gbps PAM4信号
1.3 马赫-曾德尔调制器（MZM）和微环调制器（MRM）两种主流结构
2. 锗硅光电探测器
2.1 在硅波导上集成锗吸收层，实现近红外波段的高效探测
2.2 响应度达到0.8A/W以上，3dB带宽超过100GHz
3. 硅光波导
3.1 基于硅-on-SOI结构，波导损耗已降至0.5dB/cm以下
3.2 支持亚微米级弯曲半径，实现高密度集成
硅光子学的核心优势在于利用成熟的CMOS制造工艺，在标准硅晶圆上同时制造光子和电子器件，实现大规模、低成本的光电集成。
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