中興通訊(ZTE)被美國宣布制裁后,多家中興的美國供應商名字浮現(xiàn)在新聞,,較為人熟悉的是半導體供應商如英特爾(Intel)、高通(Qualcomm),、美光(Micron)等和軟件供應商如Google,較不為人知悉的如Lumentum,、Oclaro(Lumentum在3月并購Oclaro)和Acacia,,后面的這一群多是光通訊零件和模塊廠商。
手機半導體的停止供貨中興所受的影響較小,,一方面手機占中興的營收只有3成,,而且供應的來源不是只此一家。但是光通訊元件斷貨的傷害影響較大:它占業(yè)績6成,,而且有些先進光通訊元件難以替代,。這的確是中興的軟肋,也是中國除傳統(tǒng)半導體以外的一個技術大缺口,。
Oclaro和Acacia都有photonics的產(chǎn)品,,而在此次制裁風波股價受傷最慘重的Acacia,最重視的先進技術研發(fā)就是silicon photonics-以前提過的硅光子,。這是未來邁向5G與AI的關鍵技術,。
大量數(shù)據(jù)的長距傳遞,過去已用光訊號依賴光纖送至建筑物中的調(diào)制解調(diào)器,,再轉(zhuǎn)換為電訊號,。未來要走的路是光訊號直接進入終端機器、甚至到記憶或處理芯片,。這需要將photonics的元件與CMOS密切的集成在一起。
但過去photonics元件種類繁雜,,使用的材料也多樣,;先進制程中的硅晶或TBFD-SOI(Thin Body Fully Depleted-Silicon On Insulator)又太薄(20nm),恐有漏光之虞,,二者集成難度甚高,。
2015年IBM發(fā)布了硅光子的進展,正式開啟了此技術競賽的序幕,。最近硅光子的突破在于以復晶硅(polycrystalline silicon)沉積于氧化硅之上[1],,做為光子元件的基材,復晶硅的光學傳遞損失很小,,而氧化硅不透光,,有絕緣作用。
此復晶硅制程步驟是在閘極形成之后,,源極與汲極形成之前,,因為光子元件的制程過程有高熱,選在此階段插入制程可以避免高熱制程對源極與汲極特性的影響。整個光子元件只需要幾層光罩,,與CMOS制程非常契合,。
用65nm的制程上與幾百萬個晶體管集成入波導、共振器,、高速光學模塊,、雪崩光學探測器(avalanche photodetector)等,成功用于每秒10Gb的高速資料傳遞與處理,。
近10年的經(jīng)濟由網(wǎng)絡平臺公司以及其基礎建設公司所主導,,由于其對于應用的話語權(quán),以及其豐富的經(jīng)濟資源,,也開始將手伸進半導體產(chǎn)業(yè),,自行設計其核心業(yè)務或核心能力所需的半導體元件。
Google的TPU就是一個鮮明的例子,。這是在人工智能的領域,,如果還有下一個領域,我猜是硅光子,,特別在美國對中興實施制裁之后,。
[1]: “Integrating photonics with silicon nanoelectronics for the next generation of systems on a chip”, A.H. Atabaki, et al, Nature 556, 349–354 (2018)