最近關於Sivers Semiconductor的新聞很多，該公司股價飆升了約2000%，主要原因是其面向CPO的光學業務。首先需要注意的是，光學業務只是其少數業務；其主要業務是用於衛星通訊的射頻、無線和相控陣天線。我很驚訝，在SpaceX上市後，很少有人討論Sivers Semiconductor可能成為其收購目標——因為這才是其真正的優勢所在。我仍然不相信IPO後衛星通訊行業會迎來繁榮，所以我們還是繼續討論其他話題吧。

我看到的另一個論點是，Sivers 的 CPO 方法本身存在缺陷，因為使用波分復用 (WDM) 不如使用單個強大的外部雷射器。

為了進一步解釋這一點，你應該知道目前有兩種不同的觀點：

超高功率雷射器：其理念是製造一台功率極高的雷射器，並將其置於機架外部。光束到達光引擎後，被分成多個平行通道，並使用矽光電晶片上的資料對每個通道進行調製。相干公司展示了一款400mW的超高功率雷射器，而Lumentum公司則展示了一款800mW至1W的“超高功率”（SHP）雷射器。

CW-WDM雷射器：另一種方法是Sivers和Ayar Labs等公司正在採用的方案。這種光源從一開始就是多色的，每種顏色大約有50-65mW的功率。8條通道的總功率仍然是400mW，但無需在光引擎處進行功率分配。由於使用了不同的光顏色，因此可以用資料調製每一種顏色的光。

但是，WDM 的 CPO 方法真的比 UHP 雷射器差嗎？值得注意的是，Lumentum 公司雖然經常因其 SHP 雷射器而備受讚譽，但他們也擁有一款非常優秀的 CW-WDM 雷射器：8 個波長，每個波長最高可達 100 mW。此外，圍繞 CW-WDM 技術還有一整套多源協議 (MSA)。

如果CW-WDM從一開始就存在如此多的缺陷，為什麼Lumentum的產品還在MSA中？為什麼他們也是MSA的成員？請注意，Coherent也在MSA中。看出其中的矛盾了嗎？

真正的答案是，UHP雷射器和WDM雷射器只是解決同一問題的兩種不同方法，Lumentum之所以同時採用這兩種架構，是為了分散風險，避免押注那種架構最終會勝出。原因如下：

SHP雷射器方案需要800mW的功率，因為它需要在另一側分成多個通道。因此，分光後每個通道都需要足夠的功率。為了進行比較，我們以Coherent公司生產的400mW單色UHP雷射器為例。為簡化計算，假設通道內沒有損耗，400mW的功率在8個通道上分別可獲得50mW的功率。

如果你觀察Sivers的WDM雷射器，你會發現它們分佈在8條通道上，每條通道的功率為50mW。與單色UHP雷射器方案相比，調製器層面上並無區別。

大致可以看出它們是如何等效的。如果真的要考慮損耗，請記住，單個超高功率雷射器需要 1:8 的功率比，而 WDM 方案則不需要。這會增加損耗預算，並且需要更高功率的雷射器作為初始配置。WDM 則需要處理復用器/解復用器的損耗。雙方都存在問題。

採用WDM技術意味著可以在單根光纖上傳輸更多資料，而UHP雷射器分束後則需要使用多根光纖。WDM技術具有UHP雷射器分束後所不具備的頻寬密度。

最終重要的是調製器可用的雷射功率，而不是外部雷射源的功率。單台雷射器運行 800mW 的功率會帶來散熱問題，而以較低功率運行 8 個通道則更容易控制每台雷射器的散熱。

雷射功率越高，其本身並非像許多光學評論所宣揚的那樣是優點。更高的功率固然有利於訊號雜訊比 (SNR) 和誤位元率 (BER)，但更高的功率也意味著更高的發熱量，而雷射器恰恰最怕高溫，因為高溫會使其壽命急劇下降。即使雷射器位於機架外部，可靠性仍然是 CPO（復合光路）採用者最關心的問題之一（會議資料顯示雷射器性能尚可，但目前尚無大規模應用的資料）。

Sivers 面臨的真正危險不是他們採用 WDM 技術，而是 Lumentum 利用更高品質的 WDM 雷射器在他們擅長的領域擊敗他們。

近日，湖北九峰山實驗室（JFS）在硅光子整合領域取得了里程碑式的突破性進展，成功點亮了整合到矽基晶片內部的雷射光源。這一技術在國內尚屬首次實現，標誌著中國在硅光子學晶片領域取得了重大突破，成功突破了晶片間巨量資料傳輸的物理瓶頸。

九峰山實驗室的這一成果採用了自研的異質整合技術，經過複雜的工藝過程，在8吋SOI晶圓內部成功完成了磷化銦雷射器的工藝整合。這一技術被業內稱為“晶片出光”，它通過使用傳輸性能更好的光訊號替代電訊號進行傳輸，顛覆了傳統的晶片間訊號資料傳輸方式，解決了當前芯間電訊號已接近物理極限的問題。

隨著人工智慧大模型的開發和應用、自動駕駛、遠端醫療、低延時遠端通訊等領域對算力的需求不斷增加，傳統的在單個晶片上增加電晶體密度的方法已越來越難以滿足需求。因此，業界開闢了新的思路，將多個芯粒封裝在同一塊基板上，以提升電晶體數量。然而，這也帶來了新的問題：在單個封裝單元中芯粒越多，它們之間的互連就越多，資料傳輸距離也就越長，傳統的電互連技術迫切需要演進升級。

與電訊號相比，光傳輸的速度更快、損耗更小、延遲更少，因此晶片間光互聯技術被認為是推動下一代資訊技術革命的關鍵技術。九峰山實驗室的硅光工藝團隊與合作夥伴經過近十年的協同攻關，終於成功點亮了片內雷射，實現了“晶片出光”。

這一成果不僅突破了傳統的硅光晶片耦合效率不夠高、對準調節時間長、對準精度不夠好的工藝問題，還解決了製作成本高、尺寸大、難以大規模整合等量產瓶頸。通過光伏異質整合技術，可以實現晶片間、晶片內的光互連，將CMOS技術所具備的超大規模邏輯、超高精度製造的特性與光子技術超高速率、超低功耗的優勢融合起來，把原本分離器件眾多的光、電元件縮小整合到一個獨立微晶片中，實現高整合度、低成本、高速光傳輸。

基於矽基光伏子整合的片上光互連，被認為是在後摩爾時代突破積體電路技術發展所面臨的功耗、頻寬和延時等瓶頸的理想方案。而業界目前對硅光全整合平台的開發最大的挑戰在於對硅光晶片的“心臟”——能高效率發光的矽基片上光源的開發和整合上。這一技術是中國光伏子領域在國際上僅剩不多的空白環節，九峰山實驗室的這一成果無疑填補了這一空白。

九峰山實驗室的相關負責人表示，這一成果將對資料中心、算力中心、CPU/GPU晶片、AI晶片等領域起到革新性推動作用。隨著技術的進一步發展和完善，相信這一成果將在未來資訊技術領域發揮越來越重要的作用，推動中國在硅光子學晶片領域實現更大的突破和發展。(半導體報告)  

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談談CPO的光源問題

中國科研團隊攻克硅光子學晶片