问题——高速互连需求攀升，纯硅调制器带宽长期受限。 随着算力基础设施加速升级，云计算、智能计算与海量数据处理对服务器间、芯片间互连提出更高要求。业界普遍认为，光互连凭借高带宽、低损耗和能效优势，正成为提升数据传输能力的重要方向。其中，硅调制器承担将电信号转换为光信号的关键功能，其带宽直接决定链路可支持的码元速率与单通道吞吐量。然而在相当长时间内，纯硅体系调制器带宽多停留在数十GHz，难以稳定跨越100GHz门槛，进而限制了更高速率的演进与规模部署。 原因——材料体系与器件机理约束叠加，突破需要新的结构思路。 回顾发展历程，2004年国际学术界在《自然》杂志报道了首个1GHz硅调制器，此后研究不断推进，但“速度上限”始终存在。纯硅调制器常以载流子注入或耗尽机制实现调制，器件等效电阻电容参数、载流子动力学过程以及波导相互作用效率等因素叠加，会共同限制电光响应。要在不引入异质材料、不过度增加工艺复杂度的前提下实现明显提升，关键在于同时增强光—电相互作用效率并改善高频特性。 影响——“慢光”结构把带宽推至110GHz，兼顾尺寸与多波长一致性。 据论文披露，研究团队提出硅基耦合谐振腔光波导结构：在硅波导中引入周期性微腔，形成耦合谐振网络，使光在结构中呈现“慢光”效应，即有效群速度降低、光与载流子作用时间延长，从而在更短器件长度上获得更高的调制效率。，谐振结构的频域特性也有利于高频响应，带动电光带宽提升。研究在1550纳米通信波段实现110GHz电光带宽，并将调制臂尺寸压缩至百微米量级。团队还在无需复杂数字信号处理条件下，采用二进制振幅键控完成超过110Gbps的单通道传输演示，并在约8纳米范围内实现多波长性能较为一致的通带表现，为密集波分复用系统设计提供了可用窗口。 对策——坚持工艺兼容与工程化导向，推动从“可用”走向“好用”。 从产业化角度看，高速器件不仅要性能突出，还要可制造、可稳定交付并具备成本优势。该成果强调保持CMOS兼容工艺、不引入复杂异质集成材料，为晶圆级制造与成本控制留出空间。下一阶段，业内仍需在系统验证与工程指标上持续推进：一是围绕温度漂移、封装寄生参数、长期可靠性开展更严格的链路测试；二是与驱动电路、收发模块协同设计，降低高频互连损耗；三是面向数据中心场景，评估在更高阶调制格式与更高波特率下的综合误码率与能效表现，形成可复制的设计—制造—测试闭环。 前景——面向超高速数据中心互连，硅光有望进入“提速与降本并进”阶段。 当前全球数据流量持续增长，电互连在功耗与带宽上的压力日益突出。若纯硅调制器能在超高带宽与量产可行性之间取得平衡，将有助于提升光互连在短距与中距场景的渗透率。业内人士认为，此次110GHz带宽突破不仅刷新单项指标，更重要的是展示了通过结构创新实现性能跃迁的路径：在不明显抬高制造门槛的情况下，以更紧凑的器件尺寸支持更高吞吐量，为未来更高速的片间互连、板间互连以及机架内光互连方案提供可能。随着封装、热控与系统标准逐步完善，硅基光电子有望在数据中心与算力网络中承担更关键的底层支撑角色。
从1GHz到110GHz，纯硅调制器跨越的不只是数字门槛，也说明了面向算力与信息基础设施需求的持续创新。将实验室中的结构思路转化为可制造、可验证、可部署的工程方案，是硅基光电子走向规模应用的必经之路。面对不断增长的数据流量与能耗约束，兼顾速度、成本与产业可达性的技术路线，正在成为下一代信息互联竞争中的关键变量。