硅光子是一種令人振奮的技術，它融合了光學、CMOS技術以及先進的封裝技術。這種組合得力于半導體晶圓制造的可擴展性，因而能夠降低成本。據市場調研機構預測，在2020年以前，硅光子芯片將遠遠超越銅布線的能力，而其解決方案可望部署于高速的訊號傳輸系統中。在2025年及其后，這項技術將更廣泛地用于處理互連多核心與處理器芯片等應用中。以芯片級而言，這一市場預計將在2025年時達到15億美元。

　　目前，硅光子技術在數據中心領域的應用率先取得了成功。早在2009年，英特爾就將硅光子技術用在了光傳輸上，致力于多核處理器技術的快速發展，提升計算機的運算性能。這種技術是指在倍增區施加電場，通過吸收層一個光子激發一個電子來到倍增區，在經過系統列電離化后產生10倍~100倍的電子，以放大信號。雪崩探測器這個特別的結構可以讓它在光信號接受這一過程，要么縮短傳輸距離N倍，要么節能N倍。對于未來的處理器來說，硅光電系列在傳輸的信息量不變的情況下可以節能數十倍或是上百倍，如果在同樣的功耗下則可以增加數十倍或上百倍的傳輸距離。通過提高光調制器的編碼速度以及增加每塊芯片上激發起的數量，來讓數據的傳輸速度達到1Tbps，以便應對未來的數據密集型應用，這會給數據中心和云計算中心的架構帶來全新的改變。

　　除了數據中心，硅光子技術還可以應用于其它令人關注的應用，包括高性能計算、電信、傳感器、生命科學以及量子運算等高階應用。

　　硅光子技術應用范圍

　　高性能計算

　　高性能計算通常指的是把計算能力集合起來，提供比一般臺式計算機或工作站更高的計算性能，以解決科學、工程或商業中的大型問題。憑借微處理器性能的加速提升，以及近期涌現的多處理器芯片（CMP），高性能計算系統的性能瓶頸已經從處理器轉為通信基礎設施。

　　因此，通過利用波分復用（WDM）的并行性和容量，光互連可以提供高帶寬、低延遲的解決方案，以解決未來計算系統帶寬可擴展性的挑戰。光聯接存儲系統可以通過高帶寬容量、能效比特率透明性以及飛行時間延時實現持續的性能擴展。

　　硅光子技術是超級計算市場的重要研究方向

　　電信

　　電信領域也是硅光子技術的一個可能應用，相比現有的光通信技術，硅光子組件在低成本、高集成度、更豐富的功能嵌入、更高的互聯密度、更低的功耗以及更高的可靠性方面，能夠滿足當前數據中心提出的新要求。越來越多的廠商開始爭相進入硅光子產業。目前大多為100G數據傳輸速率產品，很快400G產品也將陸續登場。除了領導廠商Luxtera，Acacia公司的單芯片硅光子100G相干收發器獲得了市場應用，為硅光子技術在電信領域的應用開辟了道路。

　　在流量高速增長、5G密集組網以及數據中心建設等新需求的推動下，光模塊的需求量與日俱增，市場規模不斷增大，作為高集成度技術方案，硅光子技術在光通信市場會逐步贏得青睞。在去年8月份，由國家信息光電子創新中心、光迅科技公司等單位聯合研制的“100G硅光收發芯片”正式投產使用，在一個不到30平方毫米的硅芯片上，集成了包括光發送、調制、接收等近60個有源和無源光元件，是目前世界上集成度最高的商用硅光子集成芯片之一。超小型、高性能、低成本、通用化等優點，使其可廣泛應用于傳輸網和數據中心光傳輸設備。

　　生物化學和氣體傳感器

　　硅光子技術對于生物醫療和傳感器的傳感應用，也是值得關注的平臺。未來的自動駕駛汽車為了高速響應性能，需要極低延時的高等級安防系統。LiDAR（激光雷達）也是硅光子技術極具吸引力的應用，IMEC（歐洲微電子研究中心）已經啟動了多項研發計劃，正在開發必要的相關技術。對于航空航天應用，尺寸和重量對于降低功耗都是非常關鍵的參數，因此硅光子技術也有用武之地。

　　隨著具發展前景的大量新興可攜式應用崛起，業界對于氣體偵測的興趣日益重要。將生物化學或氣體傳感器整合于智能型手機或可穿式裝置中，正成為許多公司發展藍圖的一部份，但這一類裝置的尺寸、成本與靈敏度目前仍然存在問題。為了讓光學式氣體傳感器更進一步微縮，有些公司已經開始思考采用硅光子技術作為其裝置的整合平臺。

　　量子運算

　　光量子計算機使用光子來編碼量子比特，通過對光子的量子操控及測量來實現量子計算，有望解決密碼破譯、分子模擬、大數據處理等傳統計算機難以解決或解決不好的計算任務。去年8月份，中國的軍事科學院國防科技創新研究院、國防科技大學、中山大學和北京大學，以及英國的布里斯托爾大學等機構的科研人員合作，利用硅基光波導芯片集成技術，設計并開發出面向通用量子計算的核心光量子芯片。使用這一芯片制造的光量子計算機可實現小規模量子檢索、分子模擬和組合優化問題等應用。這是推動光量子計算機大規模實用化的重要一步。