重新思考光子晶片　減少數據中心能量消耗

編譯／高晟鈞

光子集成電路（PIC），使用光子而非電子來進行數據的傳輸與處理，是實現當今高速光纖網路的巨大功臣。

目前PIC仍然使用矽作為其主要的晶片材料。然而，儘管相比於傳統電子通信，PIC效率與帶寬都明顯更高，但矽光子晶片仍需要大量能量來進行冷卻，以保持其高效能的數據傳輸性能。

因此，為了通過相同的光子介質承載多個光頻率，並使不同的信號能夠使用單一光纖同時傳輸，工程師們設計了一種稱為波分複用（WDM）的方法，可以增加該技術的數據通道容量，同時不妨礙其傳輸速率。

在PIC中，用來執行WDM的結構稱為矽微環諧振器（Si-MRR），通過Si-MRR，WDM可以作為超低能耗矽統的一部分。目前，這些設備仍須通過耗費大量電能的PIN二極管和加熱器來進行精確的波長控制。然而，來自俄勒岡州立大學和貝勒大學的研究人員提出一種方法，可以大幅降低這種能量消耗。

由Alan Wang教授領銜的團隊，利用多種氧化金屬和矽製造了一種新的半導體電容器。這種金屬氧化物半導體（Metal-Oxide- Semiconductor,簡稱MOS），相比於PN結，擁有更高的電光效率，可以通過低柵極電壓核可忽略的功耗，實現寬波長的調諧範圍。

由於光纖和光子電路在數據中心建立快速、可靠的物理互聯網至關重要，這項研究將有望對半導體行業產生巨大影響。

根據美國能源部的數據，數據中心為包括Google、Meta和微軟在內的公司提供了重要的電腦和網路基礎設施。這些持續運行的數據中心，佔了美國總耗電量的2%。因此，數據中心急需能最大限度降低其耗能的相關研究突破，使工程師能夠創建更快、更強大的工具，而不必擔心電費與對環境的不良影響。

資料來源:AllAboutCircuits

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