IBM在奈米光电（nanophotonics）技术上又有重大的突破！以既有的CMOS制程为基础，IBM公布了可用光脉冲加速资料传输的矽奈米光电（CMOS Integrated Silicon Nanophotonics；CISN）技术、以及首先应用的光学收发器样品。这个光学收发器模组将光调变器、光波导元件、波长多工器、光交换器和光侦测元件，整合在单一CMOS晶片中，预计在2011年可进入商业化阶段。

不久的将来，这项技术将可全面取代目前晶片之间传输容量较低的铜线设计，让晶片与晶片的传输速率突破百万兆次（million trillion；exaflop）数学运算等级，进而提高超级电脑的运算能力达1000倍以上，百万兆级系统（exascale system）已经不是梦！

IBM奈米光电技术大突破！

IBM开发奈米光电技术已经有一段时间。 CISN技术最大的突破在于，可以既有CMOS制程和标准矽晶片生产线来落实，并不需要其他额外的设计工具或制程，突破了矽光（silicon photonics）元件技术的瓶颈，并大幅降低矽光模组的成本价格，更加速了奈米光电技术的商业化进程。

以往的光学元件多半是采用砷化镓或是磷化铟等材料，矽材料虽然是价格较低廉的另外选择，不过往往会产生光传输效能不彰的问题，特别是在射极元件部份，因此射极元件多半采用三五族化合物材料。这也是为什么，IBM推出CISN技术为基础的光学收发器样品中，矽材料的射极元件尚未整合在内的原因。不过CISN技术已经可以将大部分光学元件转换为矽材料和CMOS晶圆制程，就是相当重要的突破。

目前IBM所展示的样品是采用130奈米CMOS制程，不过IBM期待不久后便能进入100奈米以下的CMOS制程阶段。这是IBM在CISN制程技术的另一项突破，把锗（germanium）层埋在CMOS堆叠层的底部。 IBM宣称这样的设计可让晶片尺寸缩减到1/10，让65奈米CMOS制程晶片上的奈米光电元件尺寸，进一步缩小到1公厘平方面积的一半而已。

对于CISN技术的应用发展蓝图，IBM规划先从伺服器和超级电脑之间的传输开始，按部就班地过渡到同一系统内板子之间的传输阶段，然后进入到同一基板内晶片之间的传输阶段。更为长期的目标规划，是把CISN技术渗透到电晶体内部之间也采用奈米光电技术的最终阶段。

百万兆级运算不是梦！

藉由提高光电传输频宽和电晶体整合密度，IBM预估这项CISN技术为基础的CMOS矽光元件，10年内可让超级电脑进入百万兆级运算（exascale computing）等级。目前运算能力最快的超级电脑，数学运算速度在每秒2000兆次（2 petaflops；2000 trillion）等级。现在的超级电脑虽然已经采用光学技术作为晶片之间传输的基础，不过传输速度只能在rack-level阶段，且只能藉由单一光波长来传输。IBM的矽光模组可采取多通道设计，整合于单一基板上，支援多个同时并行的光波长传输。

未来以CISN技术为基础所设计的矽光元件，可将电子和光学收发模组整合在单一晶片上，取代传输容量较低的铜线，让CMOS电晶体所产生的电子讯号，转换成光的脉冲，进而大幅加速晶片之间的传输速度。

其他竞争对手持续紧追

除了IBM之外，英特尔和Luxtera也同样正在开发矽奈米光电技术的微型化制程。其实，Luxtera已经先开发出矽光元件收发器，可藉由4个多通道，个别传输每秒100亿位元、也就是10Gb的资料量，Luxtera也公布了每通道可传输25Gb资料量的矽光元件收发器设计。 Luxtera认为，采用传统的光学材料，也是可以达到技术上和成本上的优势，相关产品也即将进入商业化阶段。

另一方面，英特尔也公布自己整合光学和雷射元件的光收发器样品，同样是采用4通道设计，个别通道每秒传输速率为12.5Gb/s。不过这项技术仍处于实验室阶段，英特尔还没有公布商业化进程时间表。英特尔的光收发器虽是以矽材料为基础，但也有添加磷化铟材料在内。