硅光調(diào)制器研究的最新進(jìn)展

高性能處理器目前普遍采用多核并行處理的架構(gòu)，其性能不僅取決于處理核心的性能和數(shù)量，也取決于處理核心之間的通信效率。隨著片上集成的處理核心越來越多，多核處理器對(duì)片上網(wǎng)絡(luò)通信帶寬的要求越來越高，傳統(tǒng)金屬連線實(shí)現(xiàn)的片上網(wǎng)絡(luò)因其高功耗、低帶寬及高延遲逐漸成為多核處理器發(fā)展的瓶頸，光互連以其低功耗、高帶寬與低延遲被廣泛認(rèn)為是一個(gè)非常有前景的替代方案。

光調(diào)制器是片上光互連的核心器件，其基本功能是實(shí)現(xiàn)信息從電域向光域的轉(zhuǎn)換。中科院半導(dǎo)體研究所科研人員通過優(yōu)化波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和反向PN結(jié)，獲得具有高調(diào)制效率（VpL=1.26V?cm）的調(diào)制結(jié)構(gòu)。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)獲得了低傳輸損耗的共面波導(dǎo)電極，通過端接的方式降低電信號(hào)反射，采用差分驅(qū)動(dòng)降低工作電壓，在保證調(diào)制速率的前提下，顯著降低了功耗。

半導(dǎo)體所科研人員研制出了調(diào)制速率為26Gb/s，消光比為9dB，驅(qū)動(dòng)電壓為0.5V，功耗為146fJ/bit的Mach-Zehnder硅光調(diào)制器，將載流子耗盡型Mach-Zehnder硅光調(diào)制器的功耗從國際上普遍的幾個(gè)pJ/bit降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)。

半導(dǎo)體所的器件與國際同行研究結(jié)果的比較

載流子耗盡型Mach-Zehnder硅光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)及性能