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矽光子元件新突破！imec 展示110GHz 超宽频C 频段

矽光子元件新突破！imec 展示110GHz 超宽频C 频段
【卡城华人网 www.calgarychina.ca】 2025-10-07 11:50

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【卡城华人网】矽光子元件新突破！imec 展示110GHz 超宽频C 频段

矽光子元件新突破！ imec 展示110GHz 超宽频C 频段锗矽电致吸收调变器

比利时微电子研究中心（imec）宣布成功展示一款频宽超过110GHz 的C 频段锗矽（GeSi）电致吸收调变器（electro-absorption modulator，简称为EAM），该元件在imec 研发的12 吋矽光子平台上制造。

Imec 表示，新的调变器达到每通道400Gb/s 的网路传输率，并为紧凑设计、低延迟和高能源效率进行优化，为新一代光学强度调变直接侦测（IM/DD）链路建立基础，这些链路透过简易且具成本效益的方式为资料中心机架与刀锋伺服器建立互连。这项技术将是满足AI 应用需求的关键，这些应用仰赖更快速、更高效的机器学习训练。

Imec 指出，人工智慧（AI）应用──还有驱动这些应用的机器学习（ML）训练，需要能够几乎即时响应来交换巨量资料的运算架构。要满足这项挑战就需要在资料中心机架和刀锋伺服器之间建立短距离且垂直扩展型的内连，提供最小延迟与单通道400Gb/s 的位元传输率（现已普遍当作为未来就绪的部署基准。）由电致吸收调变器驱动的光学IM／DD 链路成为新兴的关键推手。

设于根特大学的imec 研究团队的IDLab 实验室研究员Cedric Bruynsteen 解释，开发正确的调变器来协助这些光学IM／DD 链路一直是一大研究重点，因为常用的技术选项都有缺点。举例来说，薄膜铌酸锂Mach-Zehnder 调变器（MZM）提供绝佳的线性度、低光学损耗和超高频宽，但其占版面积大且面临污染挑战，使其与先进CMOS 逻辑元件的晶圆级整合受阻，挑战其在共封装光学元件（CPO）与光学I／O 的未来应用。另一方面，微型环型共振腔调变器提供高整合密度，但需要大量的稳定控制电路，而这会限制其能源效率。

超高频宽、单通道400Gb/s的IM／DD 传输与可在C 频段元件内部晶圆级制造的独特组合以驱动新一代光通讯互连。 Cedric Bruynsteen 强调，我们开发的C 频段锗矽电致吸收调变器正面迎击这些挑战。透过充分利用Franz-Keldysh 效应，这款调变器达到紧凑设计、高速与低功耗传输。另多亏了其锗矽基础，还能与我们开发的12 吋矽光子平台无缝整合，实现大众市场的可制造性。

Imec 的这项成果结合两项世界首创，首次展示在C 频段运作的110GHz 超宽频锗矽电致吸收调变器，以及首次利用矽基电致吸收调变器来实现单通道400Gb/s 的网路传输率。这项创举奠基在元件整合与系统级这两方面累积超过10 年的研发进展。在元件整合方面，imec 研究人员优化了占板面积尺寸、掺杂方案与磊晶成长制程。在系统方面，他们开发了稳健的传输设置，借此展现这款电致吸收调变器具备在四阶脉冲振福调变（PAM-4）IM／DD 链路内实现单通道400Gb/s 网路资料传输的性能。

Imec 进一步指出，这些成果清晰刻划了我们这款锗矽电致吸收调变器在实现新一代垂直扩展型光通讯互连的潜力。不过有趣的是，这款调变器本身不曾是我们测试频宽的限制因素，把我们频宽上限设在110GHz 的是测量设备。因此，透过取得更高频的测量工具，下一步是揭开这款元件的真正频宽限制，并评估其在资料中心那样的高温状态下所展现的性能。同时，imec 正在8 吋与12 吋矽光子平台将这款锗矽电致吸收调变器开放给合作伙伴，让他们探索该元件用于AI 训练研发园区内部垂直扩展型网路的发展潜力。

作者 Atkinson

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