英特尔实现硅光子数据连接未来将以光代电
硅光电子学加速未来计算和通信发展
日前
工 业 和 信 息 化 部 电信 研 究 院 ( C A T R ) 已 经 加 入 到 d
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司全 球顾 问
场 上 的 同 类 器 件相 比可大 幅 度 降低成 本并 提 高性 能
委 员会 小 组 ( M A
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步 增强 中国在 全 球移 动寻址行业 标 准 规 范制定过 程 中的 话
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日 本第 二 大 手 机 运 营 p iK D ~
E (长 期 演 进 )
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市 场 研 究 报 告 对 全 球 主 要 电信 设 备 厂 商 的
产品进 度 成熟度等 进行 全 面评 估 中
、
择 来 自 北 电与 日 立 的 核 心 网 络 解 决 方 案 部 署 代LT
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司 战 略合 作 备 忘 录 的 重 点之
b i顾 问 组 ( M A G )
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电信 研 究 院 作 为 全 权 会 员
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间的光信 息发送 和 接 收 此 项技 术也可 以应 用于 对 带宽
需 求 高 的 远 程 医疗 和 3
D 虚 拟世 界等 未来数 据 密集 型计
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代 技 术 最 大 只 能传 输 1 0 8 0 p
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兴通讯 S
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平 台不 仅 支 持 多 制 式 移 动 通 信
光速的未来
以阳光为光 源 ，以空气为介质 ，以硒 晶体为 接收 质 性的进展 。那一年 ７ ，来 自国际 电报 电话公 月
司英国标准通信研究所一 位年 轻博 士的论文终结 了这一 困境 。在那篇名为 光 频率 的介质纤维表 面传导 的论 文 中，时年 ３ ３岁的高锟 博士 列举 了在长距离和大容量信息 传输的情 况下 ，介质所 必 需的结 构和材 料特征 ，认 为如 果要 降低耗散 ，
新 知
光速 的未来
电子计算 的密度 正在接 近极限 ，要 提高运 算速度 开始变得越 来越
困难 ，也许让 电脑变成光脑 时代 即将来临。
２ 克用 重拉光 ００步在 替计一 国 拉美 ｌ英及 代特周 大算束 加—项 年 — 技宣 州尔 电机 ７使 子内 术公 圣布 月司 在部 离传输的单模光纤 仅 比头发粗一倍 ，却 可以承载每秒钟数千兆乃至 十万兆字节 的数据 ，并且将之 传递到数百公里 以
外 的地 方 ；而用 于短距 离的多模 光纤 更粗一 些 ，
成本低而传输距离和带宽也要更少 。中国互联网 络信息 中心在今年 ７月份发布 的 中国互联 网络 发展状 况统计报告》 中提供 的数据表 明 ，现在我
们 已经有 了光纤构成的互联 网主干 ，而在未 来的 十年之 内 ，我们也许能够看到更多更快 的光通信 设备 ，例如 安装在计算机 内部 的光 缆线路 、利用
可见光传 输数据 的局域 网，甚至是使用光 而非电
子来传递信号的光脑 。
世 界 的神 经 系 统
用一根筷 子斜插进一碗水 中，就会看到筷子
尔物理学奖 。 今 天我 们所 使用的光纤 ，依然是基于高锟博
９６ ｊ１ 纪商韭评论 Ｉ００ ９￣ 世 ２ １１ Ｊ号 ２ ９
会“发光”的芯片——混合硅激光技术解析
会“发光”的芯片——混合硅激光技术解析光的速度让我们叹为观止，你是否想过有一天，计算机的速度就像光那样快？或许你认为这是天方夜谭，但科学家正不遗余力地把这一想法变成现实。
2006年9月18日，来自英特尔公司和美国加州大学圣芭芭拉分校的研究人员成功研发了世界首个采用标准硅工艺制造的混合硅激光器（Hybrid Silicon Laser），这项技术的突破有望把计算机带入光速时代。
光是如何与硅芯片擦出“爱”的火花呢？人们为何垂青硅激光芯片？硅激光芯片就是可以让激光通过的硅芯片，同今天我们熟悉的电子计算机不一样，它是以激光作为数据传输的载体。
当硅激光芯片广泛应用于计算机内部时，陪伴我们多年的电子计算机就要开始改名换姓了，它将被全新的名称——“光计算机”所代替。
以激光作为计算机数据的传输载体，其优势早就为科学家们所熟知。
其一，数据传输带宽将达到令人难以相信的程度。
我们知道，光的传播速度高达每秒30万公里，而电子的传播速度仅为每秒593公里，两相比较，电子的运动速度慢得就像蜗牛在爬。
光的极速特性决定了它在传输带宽上的提升潜力，今天我们在为传输带宽的提升而绞尽脑汁，明天只需几条光束就可以达到同样甚至几倍的水平，这就是光计算机的魅力！其二，并行运算处理将变得更加容易。
在当前的服务器领域，AMD的HyperTransport总线备受欢迎，一个重要的原因就是它可以让并行运算更加高效。
不过在光计算机的眼里，HyperTransport的这点功夫根本不值一提。
电子是沿固定线路流动的，我们无法随意改变它流动的方向，而光就不一样了，我们可以利用反射镜、棱镜、分光镜等光学设备，随意控制和改变光的方向，这样一来，数据就能轻而易举地流动到不同的处理核心，核心之间的数据交换将变得更加高效，多处理器的并行运算将迎来一个崭新的时代。
其三，有助于芯片体积进一步缩小。
电子计算机利用电子传输信息，容易受磁场影响，而光计算机利用光子传输信息，不会受磁场影响，而且光线相交时也不会互相干扰。
人工智能重大进展 首个光电子神经网络问世
种新型的人造 钻石电池 ， 这 种
还能看到对面的商品。用途方 面， 可 晶面板 ， 已经能与 自发光 的０Ｌ Ｅ Ｄ 并
用 在 商店 冰 箱 玻璃 门播 放 商 品广告 ， 肩， 继 色域 之 后 ， 液 晶 也 终 于 可 以在
放射性钻石电池的使用寿命长 达
五 千年 以 上 。 研 究 人 员介 绍 说 ， 这
的结构问题， 对比度一直不 高。 但因
为其 拥 有 更 好 的可 视 角 度 ， 因此 得 以
华 为瓦特 实验 室首席 科学 家李 阳兴博士指出， 石墨烯基高温锂离子 电池技术突破主要来自三个方面： 在 电解液中加 入特殊添加剂 ， 除去痕量 水， 避免电解液的高温分解； 电池正 极选用改性的大单晶三元材料， 提高 材料的热稳定性 ； 同时， 采用新型材 料石墨烯， 可实现锂离子电池与环境
出业界首个高温长寿命石墨烯基锂离
子 电池 。 实验结果显示 ， 以石 墨 烯 为 基 础 的 新型 耐 高温 技 术可 以将 锂离 子
播放 影像为奢侈品 店的陈列柜增 添 对比度上追平ＯＬ Ｅ Ｄ 。 对液晶技术有一
色彩。 京 东 方 不 仅 为 出 售 液 晶屏 ， 还 定 了解 的 人都 知 道 ， Ｉ Ｐ Ｓ 基 于 先 天 性
种新型电池将可用于那些 需要长 期供电的仪器和设备， 同时还可以 解决核废料处理问题、 电池寿命问 题以及清洁电能问题等。
研究 人 员制造 的 “ 钻 石电 池 ”
电池上限使用温度提高１ ０ ℃， 使用寿
命是 普通 锂 离子 电池 的２ 倍。
将为顾客提供包括影像服务在内的整
体系 统 。
松下近 日宣布， 他们开发出了业 界酋款对比度达 ￣ Ｊ １ １ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ： １ Ｂ ￣ Ｉ Ｐ Ｓ 液
最新物理科技资讯Ⅳ
科学家研制新型含碳纳米管电池寿命提高十倍麻省理工学院科学家制造新手机电池的原材料-----含碳纳米管随着智能手机在功能性方面的不断进步，电池续航能力及寿命却越来越无法满足用户的需求。
智能手机用户抱怨称，手机耗电能力就像孩子消耗糖果一样的迅速。
目前，一种全新的便携式电子产品可充电电池制造科技为解决这一问题带来曙光，根据新制造科技制造出来的电池蓄电力为目前电池的十倍。
麻省理工学院科学家发现在电池一端电极使用含碳纳米管可以比现在的锂电池蓄存更多的电力。
科学家们在实验室中使用多层含碳纳米管制造电池的正极，同时使用锂钛氧化物制造电池的负极。
这种电池充电效率及蓄电能力远比目前最高端的锂电池更优良。
为验证含碳纳米管电池在使用寿命方面的表现，科学家对新研发的含碳纳米管电池进行1000次充放电实验。
结果在经历1000次充放电后，含碳纳米管电池内的物质属性变化极微，电池蓄电力丝毫未见减少。
这也就证明，含碳纳米管电池拥有比锂电池更长的使用寿命。
对于使用智能手机及其他便携式电子产品的用户来说，这无疑是一个好消息。
但目前这种含碳纳米管电池仍仅处于实验室研发阶段。
制约这种新型电池普及的主要原因在于，含碳纳米管基板在制成电池电极之前需要在两种不同的电池溶解液中浸泡，而这一过程极其费时。
麻省理工学院化学工程系教授保拉-哈蒙德（Paula Hammond）宣称，她的研究团队目前正在努力寻找解决这一问题的方法。
目前提出的最可行解决方法为通过向含碳纳米管基板喷洒可替代性物质取代其在电池溶解液中浸泡的耗时过程。
相信这种含碳纳米管制成的电池在不久的未来即可上市，届时使用智能手机的用户将不再需要为手机电量不够等问题而费神。
英特尔首次实现50Gbps硅光子数据连接证实未来计算机可“以光代电”传输数据据美国物理学家组织网7月28日（北京时间）报道，美国英特尔公司宣布其在全世界首次实现硅光子数据连接，数据传输速度高达每秒500亿比特（50Gbps），目前，他们正朝着实现每秒1万亿比特（1Tbps）的目标迈进。
未来计算机可实现光束代替电信号传输
现 在人们使用的计算机组件都是通过铜缆或电路板上的 志着实现这一骡景的重要里程碑。”
线路互相连接的 由于使用铜等金属进行数据传输会产生信号
衰减 ． 这些缆线所允许的最大长度十分有限。这极大束缚 ｒ计 领域多年研究的结晶 ， 中包括丁数个 “ 界第 一” 其 世 的研究成 算机的设计． 迫使处理器 内存和其他组件相互问的距离必 须 果 它包含一个硅发射器和一十接收嚣芯片． 阿者都集成 丁所 设置在几英寸以内 今天公布的研究成果 ． 使我们 向着以超 轻 有必需的构建模块 ． 井融人英特尔历年来的多项突破性技术成
评 论 ・ 连 绵
英 特尔展 示首个 集成 激 光 器 的 端 到端 硅 基 光 电 联
结 系 统
Ｔ ｅ Ｌｇ ｔ ｉｎ ｌ ｒ ｎ ｍｉ ｉｎ ｈ ｉｈ ｇ ａ ａ ｓ ｓ ｏ Ｓ Ｔ ｓ Ｗｉ Ｒｅ ｌ ｅ ｈ Ｅｅ ｔｃ ｌ ｌ ｌ ｐａ ｔ ｅ ｌ ｒ ａ ｃ ｃｉ
或者家＾似乎就在休身边 。 来来教据中心或超龋计算机的组件 芯片会对这四条光束进行分离 ．井导＾到軎光电探测嚣中． 后 可能会分布在整个大楼甚至园区的不同位置， 相互之间进行高 者把数据转换回电信号 两个芯片都使用 ｐ ｃ行业常用的低成
建通信 ． 全不同于如今基于容量和传输距离有限的铜线的设 本制造技术进行装配 。 完 通过提高诵翩器速度和增加每个芯片激 计。这将帮助搜索引擎公司、 云汁算服务提供商或盎融数据中 光器数量的方式 ．英特尔研究人员正在努力提高数据传输速
太幅降低成本 遂 到万亿级数据传输． 让光通信实现更广泛的
大规模应用 。 今天的成果让英特 尔在实现选一 目标的道路上叉 前进了一大步 ． 一
可以在此联结系统上测试新想法． 基于成本低瘫且易于制造的 硅继续开发利用光束在光纤上传输数据的技术， 而不是使用像
新生研讨课
另据报道，美国惠普实验室正在利用量子效应，来研发新型的分子级开关器件 。
另外，英特尔公司正使材料向硅之外过渡
。
美国科学家经研究出用另一种名叫镓的元素代替硅的新技术
这种元素可以产生更快的电流
镓，尤其是砷化镓（GaAs）的电子迁移率高，
在同样条件下，它能更快地传导电流。如果用于计算机，可以加快智能手机让我们看到了技术的日新月异，
产品的更新换代也越来越快。同样，作为第一代半导体的
不二之选-----硅，也面临着挑战，不断涌出的新型材料 逐渐成为半导体的新宠。
微电子时代将逐渐过渡到光电子时代，最终发展到光子时代，
第二代或第三代半导体将成为发展趋势
据《科学》周刊报道，一种能在室温下正常工作的单电子晶体管最近在荷兰实 验室中诞生
本月初，在《自然· 纳米技术》杂志上，复旦大学物理系张远波教授课题组发现 了一种新型二维半导体材料——黑磷，并成功制备了相应的场效应晶体管器件， 它将有可能替代传统的硅，成为电子线路的基本材料。
。
用一种名为辉钼（MoS2）的单分子层材料制造半导体。
或用来制造更小、能效更高的电子芯片，在下一代纳米电子设备领域，
将比传统的硅材料或富勒烯更有优势。
镓（GaN）和碳化硅（SiC）——并称为第三代半导体材料的双雄。
谢谢观看！
光计算机不再是空谈!英特尔混合硅激光技术
易受 到 外界 影 响， 因此 很容 易就 能 够 实 现超 高 速传 输 以及极 低 的 传 送 延迟 。 如果 能将 光 传 输 技 术用 于计 算 机系 统 内 部 ， 作为 芯片 间 数据 传
送 的 渠道 ， 么计 算 机 系 统 内部将 能 实现 Ｔ 量 级 的超 高 速传 送 ， 片 那 Ｂ 芯
时， 以满足计 算 机 产业 要求 的大批 量 、 难 低
、
激光技术跨越 电子 传输 的极 限
在 要求 高速 度 的远 距 离 通讯 网络 中， 光 技术 早 已 获得 普遍 的应 激 用 。 比传统 的 电缆 传 输 方 式 ， 缆 传输 有 着超 高 速 度 和 低 延迟 的 优 相 光 点， 在进 入 实用阶段 后便快 速 发 展 ， 成为 今天 互联 网络 的连接 枢纽 。 并 另外 在 高速 城 域 网 络 中， 纤 通 信也 应 用得 非常 普遍 。 光 传 输 的原 光 激 理 非常 容 易理 解 ： 发 送端 将二 进 制 数 据调 制到 激 光 信号上 ， 些 携 在 这
一 ． Biblioteka 放 大 ， 它 并不 能 有 效 发 光 ， 但 因此 产 生 激
光信 号必 须 借助 专用 的激 光器 。 而光 纤 通 信系统 中采 用的磷 化铟 激光 器 需要逐 一 进 行组 合 和 校准 ， 仅 相 当昂贵 而且十 分 费 不
让硅 晶体管 可直 接产 生并接 收光 学数 据 信号， 制造 硅光 子混 合型芯片 由
＞小 知识 ： ＞
光计算机 的研 究历程
人类对光计算机 的研究最早可 以追溯到 甲
１６ 年 ． 国麻省理 工学 院的科 学 家们 开始探 索 ９９ 美 开放 光计 算机 的可能性 。 ９ ２ ． 国赫 罗特 一 １８年 英
浅谈有线传输技术在通信工程中的运用
浅谈有线传输技术在通信工程中的运用【摘要】在人类社会发展速度不断加快的今天，计算机技术以及信息技术、通信工程技术的发展也早已在各领域发挥出了关键作用，尤其是从二战后开始，有线传输技术的发展速度之快、普及之广，可以说是担当了人类社会20世纪末至21世纪初发展历程中最重要的角色。
相对于采用电波传输信息与数据的无线传输，有线传输技术是以电缆、光缆作为介质完成传输的，通过梳理有线传输技术的概念与发展历程，可以看到其在稳定性、安全性以及传输速率上具有的巨大优势，同时也有助于我们对有线传输技术在通信工程中的应用与发展前景进行进一步的研究与展望。
【关键词】通信工程；有线传输技术；改进在人类社会早已进入信息化时代的今天，互联网以及其他类型的电子通信在人类生活生产生活中早已占据了重要地位。
尽管无线传输技术历史同样悠久，但由于在稳定性、安全性以及传输速率上具有巨大优势，时至今日通信工程中占比最大的技术路径，仍然是有线传输技术。
有线传输技术仍然是人类在信息传输服务不间断、低延迟、高安全性以及高速率等现实需求下的最优选。
因此，对有线传输技术在通信工程中的运用进行探讨，是一项现实意义十分突出的研究课题。
1通信工程有线传输技术的概述1.1有线传输技术简介由实体传输线路（如电缆、光缆等）来实现对通信信号、信息数据的定向传输，就可以称之为有线传输技术。
通常情况下，有线传输技术是通过四个模块实现的，分别是有线信道模块（输入集A）、信号处理模块、信息处理终端以及信道终端（输入集B）[1]。
而就目前我国公网运营商所采用的通信工程技术路线来看，有线传输技术包括传感器、调制解调器、传导模块、信号复接与分接模块、有线传输模块五个部分组成。
1.2有线传输技术的发展现状如上文所述，人类社会目前已经全面进入信息时代，所有人都能够随时通过各种设备接收信息，也利用接收到的信息资源来开展生产生活实践，所以通信工程必须要同时满足直接性、即时性以及便利性的需求[2]。
硅光子前世今生
全面解读硅光子技术的前世今生近日IBM宣布已经研制成功实用化的硅光学芯片，让这项已经有二十年发展历史的技术看到了大规模商用化的曙光。
【前世】早在上世纪九十年代，IT从业者就开始为半导体芯片产业寻找继任者。
光子计算、量子计算、生物计算、超导计算等概念一时间炙手可热，它们的目标都是在硅芯片发展到物理极限后取而代之，以延续摩尔定律。
其中光子计算一度被认为是最有希望的未来技术。
与半导体芯片相比，光芯片用超微透镜取代晶体管、以光信号代替电信号进行运算。
光芯片无需改变二进制计算机的软件原理，但可以轻易实现极高的运算频率，同时能耗非常低，不需要复杂的散热装置。
与电脑对应，设想中的光学计算机被称作“光脑”。
早年甚至有人预言2015年光脑就会开始取代硅芯片。
理想是美好的，现实总是残酷的。
科学家和工程师很快就发现制造纳米级的光学透镜是如此困难，想在小小的芯片上集成数十亿的透镜远远超出了人类现有的技术水平。
真正实用化的光子计算技术恐怕要再等几十年才会出现，于是IT 业放弃了这一理想，转而继续挖掘半导体技术的潜能。
【今生】虽然光子计算的研究沉寂了，但科研单位并未放弃将光线引入芯片世界的努力。
很快人们发现用光通路取代电路来在硅芯片之间传输数据是很有潜力的应用方向：光信号在传输过程中很少衰减，几乎不产生热量，同时可以轻松获得恐怖的带宽；最重要的是在硅芯片上集成光学数据通道的难度不算太高，不像光子计算那样近乎幻想。
于是从21世纪初开始，以Intel和IBM为首的企业与学术机构就开始重点发展硅芯片光学信号传输技术，期望有朝一日能用光通路取代芯片之间的数据电路。
光纤音频接口如今随处可见，这类设备的体积较大，无法集成进芯片以激光代替电路传递数据的技术对普通人来说并不陌生，音频设备常见的光纤数字接口就是一个典型例子。
如今城市新建宽带网络已经普遍使用光纤取代了铜缆，大大提升了网络的接入带宽。
光信号技术有很多优势，但传统光学数据设备的体积庞大，难以应用在芯片级的信号网络中。
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英特尔实现硅光子数据连接未来将以光代电据美国物理学家组织网7月28日（北京时间）报道，美国英特尔公司宣布其在全世界首次实现硅光子数据连接，数据传输速度高达每秒500亿比特（50Gbps）,目前，他们正朝着实现每秒1万亿比特（ITbps）的目标迈进。
英特尔公司首席技术官、实验室主任贾斯廷•拉特勒表示，此项成果是该公司在硅光学通信领域取得的里程碑式的进展。
结果证实，在未来的电脑中，光束可代替电子来传输数据，研究人员可用超细超轻的光纤替代铜线，让计算机在更长的距离传输更多的数据，从根本上改变未来电脑的设计模式，以及未来数据中心的构建方式。
当前，计算机组件之间通过电路板的铜线或印痕来相互“沟通”。
但使用铜等金属传输数据时，信号会出现衰减，因此，铜线的最大长度受到限制，这就迫使处理器、存储器等组件相互“依赖”在一起，限制了计算机的设计。
而英特尔公司最新的研究成果可以让超级计算机或未来数据中心的组件散落在建筑物的各个角落，相互之间可实现高速连接。
硅光学通信也将使搜索引擎公司、云计算提供商等数据中心的用户能够改进性能、增加功能、节省能源和空间，甚至还能帮助科学家建造更强大的超级计算机来解决世界上最难的问题。
拉特勒介绍，该硅光子连接模型由一块硅传输器芯片、一块硅接收器芯片组成，芯片的制造成本很低。
其中每块芯片上都整合了英特尔在相关领域的重大突破，包括全球首款混合硅晶激光器以及2019 年推出的高速光学调制器和光电探测器。
发射器芯片包含 4 个激光器，每个激光器发射的光束进入一个光学调制器中，调制器以12.5Gbps 的速度对激光束携带的数据进行编码，这4 束激光结合后输出到一条光纤上，数据的总传输率由此达到了50Gbps。
而接收器芯片负责将这4束光束分开，并将它们直接引入光学探测器中，由光学探测器将数据变回电信号。
英特尔公司正在尝试通过提高调制器的编码速度以及增加每块芯片上激光器的数量来让数据的传输速度达到1Tbps，
这足以将一台计算机上的所有信息在一秒钟内传递到另外一台计算机上。