光子计算芯粒，硅光混合集成芯片挑战传统半导体极限的新途径
在当今科技飞速发展的时代，传统半导体芯片正面临着诸多严峻的挑战，如功耗瓶颈、带宽限制以及延迟问题等，而硅光混合集成芯片中的光子计算芯粒，却犹如一颗璀璨的新星，为突破这些传统半导体的极限带来了新的希望与曙光。
传统半导体芯片在处理海量数据时，功耗问题日益凸显，随着数据中心和各类高性能计算设备对计算能力需求的爆炸式增长，传统芯片的功耗成为了制约其进一步发展的关键因素，在一些大型数据中心中，冷却系统所消耗的能量甚至与计算机系统本身相当，这不仅增加了运营成本，还对环境造成了一定的压力，光子计算芯粒凭借其独特的优势，为解决这一难题提供了可能，光子计算基于光子而非电子进行信息的传输和处理，光子在传输过程中几乎不存在电阻，因此在相同数据传输量的情况下，其功耗远低于传统电子芯片，英特尔展示的完全集成的OCI芯粒，通过集成包含片上激光器的硅光子集成电路（PIC）、光放大器和电子集成电路，实现了低功耗下的高效数据处理，为降低整体系统的能耗迈出了坚实的一步。
传统半导体芯片在带宽方面也面临着难以逾越的障碍，随着高清视频、虚拟现实、人工智能等技术的蓬勃发展，数据的传输量呈指数级增长，传统芯片的电子信号传输方式逐渐无法满足如此巨大的带宽需求，电子信号在传输过程中容易受到电磁干扰，导致信号衰减和失真，从而限制了带宽的进一步提升，而光子计算芯粒则利用光子的高频率特性，能够实现更大的带宽，光子芯片可以在极短的时间内传输大量的数据，轻松应对未来数据流量的爆发式增长，以太枢的光子计算处理器为例，其将矩阵规模从上一代的64x64扩大至128x128，单芯片面积也扩大到600mm²，主频达到1GHz，可应用于深度学习、图像处理等领域，满足了大数据时代对高带宽的迫切需求。
除了功耗和带宽问题，延迟也是传统半导体芯片的一大痛点，在实时性要求极高的应用场景中，如自动驾驶、高频交易等，哪怕几毫秒的延迟都可能导致严重的后果，电子信号在芯片内部的传输速度相对较慢，且容易受到各种因素的影响，从而产生延迟，而光子计算芯粒中的光子信号传输速度极快，接近光速，能够极大地缩短数据处理的时间，光子芯片的高速度和低延迟特性，使其在处理复杂任务时能够更快地给出结果，为实时性要求高的领域提供了更可靠的解决方案。
传统通信用光器件主要基于III-V族半导体材料研制，近年来在尺寸、成本、功耗以及“与电芯片一体化”等方面面临挑战，硅基光电子集成技术（简称“硅光技术”）是光子集成的重要方向，其基于硅材料，并借鉴大规模集成电路工艺中已成熟的CMOS工艺进行光器件制造，具有低成本、低功耗、微小尺寸和“与集成电路工艺一体化”的优势，不过硅材料属间接带隙半导体材料，需要借助混合集成技术解决片上光源和光放大等难题，鉴于国家部委领导、业内技术专家等都非常关心硅光技术未来发展,中国通信学会光通信委员会联合国家信息光电子创新中心等单位专门组织专家进行研讨,并凝练形成“ 2020前沿技术报告”一份。
硅光混合集成芯片中的光子计算芯粒以其低功耗、大带宽、低延迟等卓越性能，正在逐步打破传统半导体芯片所面临的种种极限，它不仅为当前的信息技术领域带来了新的活力和机遇，更为未来的科技发展指明了方向，相信在不久的将来，随着光子计算芯粒技术的不断成熟和完善，我们将迈向一个更加高效、智能的科技新时代。
