（文章來源：上品悅讀）

光子學也許能解決超級復雜的問題，但是一個巨大的挑戰仍然存在：如何將電子數據轉換成硅芯片上的光？將電子數據轉換成硅片上的光是復雜的，因為硅不發光。但是辦法總比問題多，德國的科學家已經開發出微型納米線激光器，可以在芯片上產生并傳輸光。光波邏輯電路公司正在研制一種聚合光子集成電路，它的光子發射機能以每秒800GBT的速度工作，比一般數據傳輸方式都快得多。

隨著光子傳輸數據技術的發展，這項技術將會在將來普及到數據傳輸方式上，那么光子傳輸數據會有哪些優勢呢？為了跟上云計算需求的增長，數據中心正以驚人的速度在許多方面擴張。每一個新一代的處理器芯片都比上一代包含更多的晶體管，服務器板也包含越來越多的處理器，數據中心將變得更大以容納更多的服務器機架。

地球上最大的數據中心位于內華達州太浩里諾的城堡校園，占地近70萬平方米，相當于61個足球場。在如此巨大的數據中心存的存儲機架存在著諸多缺點，即使是機架到機架之間的通信也需要在一定的距離和帶寬上傳輸數據，而目前的光纖通道設計不支持這種帶寬。超過每根纖維芯每秒100MBT的速度會造成數據信號的嚴重失真，并可能導致一種稱為纖維融合的現象，即纖維芯熔化。

丹麥技術大學在開發下一代光纖方面處于領先地位，這種光纖可以處理上述通信問題。他們通過建立基于高計數、單模、多芯光纖的光學多路復用系統，打破了現有的傳輸障礙。當與放大器相結合時，該系統能夠以每秒超過1000公里的速度傳輸1pb的超高容量光。我們知道生產力提高會降低生產成本，該光學多路復用系統可能會使數據中心的平均成本、每比特的能量和空間降低10倍。

為了將數據通過光纜傳輸，芯片上的電子信號必須轉換成光。讓光在傳統的電纜內傳輸，意味著激光，探測器和電子設備，要幫助調制光脈沖都位于電纜外殼。當這種光電轉換盡可能靠近芯片時，傳輸性能就會提高。因此，世界各地的研究實驗室一直在尋找使光學元件更接近處理器的方法。最終目標是在芯片本身上執行轉換，這將使電光通路在納米尺度上并行運行。

慕尼黑工業大學認為將電子數據轉換成硅芯片上的光是很復雜的。在計算領域，半個世紀以來半導體物理學幾乎都是基于硅有關的工作，而硅不發光。但是現在半導體物理學進入了材料科學的新領域：硅光子學。

慕尼黑工業大學已經開發出比人類頭發還要細1000倍的微型納米線激光器，可以在芯片上產生和傳輸光。慕尼黑工業大學已經在硅波導上培育出了砷化鎵的絲狀晶須，它被用于第一次激光演示。當把這些晶體做得非常薄時，薄到直徑300納米，這時晶體管的工作效率非常高。

為了更好地理解這種性能，舉個例子，一般搜索引擎要查詢一個關鍵詞，要消耗每BT1毫微焦耳的電能。但是如果使用硅光子這種新結構材料，電能消耗將下降到1F焦耳BT，這是每比特信息的一百萬倍的能源效率。如果硅光子材料的生產規模擴大，對全球能源消耗的影響將是巨大的。在過去的四年里，其它一些實驗室也在硅芯片上演示了光學發電，芯片激光器的商業應用將比許多人預測的要快，大約6到8年就能實現商業應用。

在這個硅光子學的新時代，聚合物可能使在復合半導體和硅平臺上集成光子學成為可能。在英國光電子先驅Michael Lebby的指導下，美國Lightwave Logic公司利用有機聚合物開發了新型脊形波導調制器。與之前的設計相比，該材料的溫度更穩定，并提供了一個具有巨大的結構性能和能源效率潛力的平臺。由于這種聚合物可以承受極高的溫度，所以在標準的芯片生產過程中，新型脊形波導調制器可以被噴到硅上。

這種調制器已經具備了傳輸數據速率超過50Gbps每秒的帶寬能力，這是許多數據中心正在設法達到的數據速率。該團隊目前正在研究一種先進的聚合物結構，這種結構能使發射機的功率達到每秒800吉GBT。

聚合物光子集成電路將在未來十年解決大數據產業面臨的挑戰，聚合物光子集成電路具有高溫穩定性、可靠性、高性能、低功耗和簡單的制造技術，非常適合作為制造聚合物發動機的載體，不僅用于數據應用，而且隨著基于電池的手持產品的發展，也適用于醫療、消費者和汽車行業。
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