中興通訊(ZTE)被美國(guó)宣布制裁后，多家中興的美國(guó)供應(yīng)商名字浮現(xiàn)在新聞，較為人熟悉的是半導(dǎo)體供應(yīng)商如英特爾(Intel)、高通(Qualcomm)、美光(Micron)等和軟件供應(yīng)商如Google，較不為人知悉的如Lumentum、Oclaro(Lumentum在3月并購(gòu)Oclaro)和Acacia，后面的這一群多是光通訊零件和模塊廠商。
手機(jī)半導(dǎo)體的停止供貨中興所受的影響較小，一方面手機(jī)占中興的營(yíng)收只有3成，而且供應(yīng)的來(lái)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(jī)6成，而且有些先進(jìn)光通訊元件難以替代。這的確是中興的軟肋，也是中國(guó)除傳統(tǒng)半導(dǎo)體以外的一個(gè)技術(shù)大缺口。
Oclaro和Acacia都有photonics的產(chǎn)品，而在此次制裁風(fēng)波股價(jià)受傷最慘重的Acacia，最重視的先進(jìn)技術(shù)研發(fā)就是silicon photonics－以前提過(guò)的硅光子。這是未來(lái)邁向5G與AI的關(guān)鍵技術(shù)。
大量數(shù)據(jù)的長(zhǎng)距傳遞，過(guò)去已用光訊號(hào)依賴(lài)光纖送至建筑物中的調(diào)制解調(diào)器，再轉(zhuǎn)換為電訊號(hào)。未來(lái)要走的路是光訊號(hào)直接進(jìn)入終端機(jī)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(guò)去photonics元件種類(lèi)繁雜，使用的材料也多樣；先進(jìn)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(jìn)展，正式開(kāi)啟了此技術(shù)競(jìng)賽的序幕。最近硅光子的突破在于以復(fù)晶硅(polycrystalline silicon)沉積于氧化硅之上[1]，做為光子元件的基材，復(fù)晶硅的光學(xué)傳遞損失很小，而氧化硅不透光，有絕緣作用。
此復(fù)晶硅制程步驟是在閘極形成之后，源極與汲極形成之前，因?yàn)楣庾釉闹瞥踢^(guò)程有高熱，選在此階段插入制程可以避免高熱制程對(duì)源極與汲極特性的影響。整個(gè)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(wàn)個(gè)晶體管集成入波導(dǎo)、共振器、高速光學(xué)模塊、雪崩光學(xué)探測(cè)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(jì)由網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)公司以及其基礎(chǔ)建設(shè)公司所主導(dǎo)，由于其對(duì)于應(yīng)用的話(huà)語(yǔ)權(quán)，以及其豐富的經(jīng)濟(jì)資源，也開(kāi)始將手伸進(jìn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，自行設(shè)計(jì)其核心業(yè)務(wù)或核心能力所需的半導(dǎo)體元件。
Google的TPU就是一個(gè)鮮明的例子。這是在人工智能的領(lǐng)域，如果還有下一個(gè)領(lǐng)域，我猜是硅光子，特別在美國(guó)對(duì)中興實(shí)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)
