引言
沃達豐（Vodafone）,世界上最大的移動通訊網絡公司之一最近宣佈，它正在與兩傢初創公司Salience Labs和iPronics合作，以測試開放無線接入網絡(Open RAN)中的矽光子芯片，這凸顯瞭矽基光電子技術的巨大潛力 [1]。隨著5G、物聯網等應用數據量的爆炸式增長，現有的銅纜和光纖基礎設施很快就會不足以滿足需求。矽基光電子技術提供瞭解決方案，它通過使用光信號而不是電信號來實現更快、更高效的數據傳輸和處理。
沃達豐對矽基光電子技術的探索與其投資前沿技術的戰略一致。通過在Open RAN中應用矽基光電子技術，沃達豐旨在實現諸如網絡切片、人工智能、網絡安全和自動駕駛車輛等新功能和服務。這表明電信運營商將矽光子視為下一代移動網絡的關鍵技術。
沃達豐正在與兩傢處於矽基光電子研發前沿的創業公司合作。Salience Labs正在利用光頻梳和相變存儲器制造用於人工智能的光子處理器，以實現加速的光電子計算。iPronics正在使用六邊形調諧單元網來開發通用的可編程光子系統。兩傢創業公司都針對Open RAN的需求，提供光學交換、智能收發器、光電子DSP和光纖傳感解決方案 [1]。
設計工具
像逍遙科技的PIC Studio這樣的工具可以幫助開發這種復雜的可編程光子系統。PIC Studio是一個由原理圖輸入、仿真、佈局編輯和驗證功能組成的集成光子IC設計軟件套件。佈局編輯器PhotoCAD通過支持可調諧組件的組件級設計來支持可編程光子學，如加熱器和移相器。電路仿真器pSim可以在制造前對光子組件和系統建模並進行分析。先進的原理圖驅動佈局功能可以從原理圖生成可制造的版圖。通過利用PIC Studio的功能，光電芯片的開發過程可以變得更有效。
圖一 PIC Studio 工具鏈組成
圖二 PIC Studio 設計流程
矽基光電子技術在Open RAN網絡中的潛力與挑戰
對於電信運營商來說，Open RAN網絡中的矽基光電子具有幾個好處。與電子相比，光子交換和傳輸可以大大減少延遲。光子收發器可以處理更高的帶寬密度，以增加數據容量。可編程光子電路通過軟件控制增加瞭靈活性。光學鏈路具有更低的功率損耗，降低瞭能量消耗。
矽基光電子對於支持RAN網絡中的人工智能也很關鍵。光子計算可以通過使用光向量並行執行張量操作來加速AI工作負載。動態軟件控制對光子電路的重新配置使其非常適合不斷變化的AI工作負載。沃達豐的測試可以展示矽基光電子AI芯片如何實現實時優化和自動化來增強RAN性能。
盡管前景可期，但矽基光電子面臨著從分立器件擴展到復雜的集成系統的挑戰。光電子集成必須改進，設計工具需要成熟，制造工藝必須進步以支持更大的晶圓和更高的良率。矽本身的物理特性對波長和光非線性性能的限制需要克服。與處於尖端的創業公司合作可以為矽基光電子向商業化可行性發展提供有價值的反饋和教訓。
總結
沃達豐對Open RAN中的矽基光電子技術的探索凸顯瞭這種技術的巨大可能。通過使光學進入主流芯片制造，矽光子可以滿足數據傳輸量爆炸增長和新網絡能力的需求。要將其顛覆性潛力轉化為商業規模的解決方案依然任重而道遠。但是，通過早期投資創新型初創公司，像沃達豐這樣的電信領導者將站在利用矽基光電子技術構建下一代網絡的最前沿。
參考文獻
[1] https://www.vodafone.com/news/technology/vodafone-partners-shine-light-new-silicon-photonic-chips