没有人会怀疑过去的15年是互联网计算时代的15年，同样也没有人怀疑过去的60多年来是半导体技术改变了我们生活。而未来15年甚至更远，在互联网基础上发展的移动互联网、物联网等概念在这几年已经变得越来越具体。
与这些形态上的未来计算相比，支撑半导体发展60年的摩尔定律几乎肯定无缘半导体技术百年寿辰，根据2008年Intel 45nm技术发布时情况来看，现有技术最多支撑半导体发展10-15年。要实现更快的计算速度该如何去做？光子计算是目前明确的方向。
也许在几十年前它还和量子计算机、生物计算机一样飘渺，但光子计算机现在已经有了实质性的进展，虽然现在还谈不上什么计算，但其方向和实验成果已经足够明确。硅基光电技术，将是未来计算发展的方向（现在来看，似乎是惟一方向？），它将用光代替电子在半导体内的传输，从而最后实现所谓的光子计算机。
虽然光子计算听起来离我们相当遥远，但半导体光电技术，硅基光电（Silicon Photonics）技术却离我们很近，例如太阳能电池、DC/DV的CMOS成像，都是基于半导体光电信号转换电路。当然，它们与光电计算方向有些不同。
现在的硅基光电技术还没有达到用光子代替电子，实现芯片内传输计算的程度，但2010年7月27日，Intel硅基光电技术发布的重要成果——首次实现两个硅基光电芯片间的数据传输，带宽达到4通道共50Gbps，让硅光电技术迈出重要一步，它不但实现了硅基光电数据完整传输过程，并完成了半导体芯片的封装。
这也是继2005年2月拉曼连续波在硅基上产生激光源；2004年硅基光信号调制器带宽达1Gbps（05年4月10Gbps、07年2月40Gbps）2006年9月实现硅基和激光器的混合；2007年8月实现40Gbps的光电探测器和2008年12月达到340GHz 增益X带宽积后，又一个里程碑式的事件。一方面，它是首次实现硅基光电芯片间数据传输，其次，它完成了从光源到信号生成、调制，到信号读取、解调的探测器的整个过程后，加入了信号发射和接收部分的多路复用和多路信号分离（Mux/Demux:Multiplexer and Demultiplexer）。
硅基光电是什么东西？硅基光电技术对我们有什么用。我们先来简单说明一下。首先，硅基光电的主要思路和和方向就是要用半导体运行的电子用光来取代，那么，如何在不适合传输光的半导体材质中产生激光源、如何将光信号和数字信号进行调制？如何在半导体上实现光信号的探测拾取解调？如何将这些步骤最后可以封装在半导体上，像今天生产大规模集成电路一样进行生产？
2010年7月Intel发布的新成果，是首次实现两个采用半导体材料的芯片模块间用光纤相连实现了数据传输，即便这一技术就停滞于此不再进步，它也做到了比原有光纤设备间相连更小的体积、更低的成本、更佳的安全性（传统雪崩探测器很脆弱）、更好的带宽增益和因为半导体材质、体积小巧等先进性。但这只是硅基光电技术的其中一步。芯片间更快更好的传输；芯片封装更低成本以及可以接受的大规模生产能力；从而实现光纤数据传输从今天的设备到设备，变成从芯片间以至芯片内传输的终极目标。
Intel常常举例，硅光电技术的用处，例如一秒钟就可以拷贝一部蓝光电影，瞬间就可以写满你的硬盘等等。虽然严格的想起来，这只是一个想说明我们很可能第一步享受到普通的设备间可以通过光纤传输数据，这样可以达到极快的速度，至于存储介质内部速度如何满足，对于尚处于科研阶段的项目自然不会给出如此完整的解决方案。但它已经实现了芯片间的硅光电，未来的下一步在芯片内可用光子代替电子，那给我们身边计算带来的变化是难以想象的。如果地球还有时间，在光子计算时代可能让人类社会进入新的一个阶段。
畅想了未来，我们来看看光是如何取代电子在半导体内工作的，由于我们了解情况有限以及Intel只是在2008年12月，硅基雪崩探测器成功后，才将硅光电项目机密性大大降低与媒体分享，所以我们来简单的看一下Intel的硅基光电技术。
文章开篇谈到，在Intel硅基光电技术方面，曾经有过几次重要的标志，这里还是做一简单重复，这也是大概现有正在使用光电技术工作的流程，只不过每一步都需要解决它在半导体硅等材料中去完成。简单说，过程包括激光源产生、调制信号至激光中、按要求传输、耦合接收光信号、探测器解调光信号得到数据。
第一，光源的产生：在2005年2月，Intel发布“连续波拉曼激光器”从而将外部光源依据拉曼效应将其导入到硅组件中，在2006年通过磷化铟材料的发光属性和硅光路特性实现整合单一芯片，为日后必须要达到的封装打好基础，此时称为“连续拉曼激光器”。2008年2月，Intel发布改进过的激光器——级联拉曼硅激光器，性能大幅提升。
第二，激光调制信号：有了激光，就需要让光信号加载上指定的有用数据，在经过了2004年、2005年的调制器后，2007年7月激光调制器（Silicon Modulators）的速度可以达到40GHz。
第三，激光数据信号探测：解决了发射端的功能，让接收到的加载了有用数据的光信号被接收解调，就是探测器工作。2007年8月，Intel发布了40Gbps的普通硅基光电探测器。但这对于传输、信号强度增益、信号质量都是不够的。2008年12月，Intel发布340GHz（340Gbps）增益X带宽积的硅基雪崩探测器。从而实现基本完美实现硅基光电技术下数据传输的必要条件。当时需要攻克的难题只有两个方向，第一，实现更好品质更大带宽；第二，所有部件的集成封装。
而其中在半导体硅材料上，实现雪崩效应对信号在半导体内高效准确传输起到了重要作用，对于信号调制前与雪崩探测器都非常关键。我们来看一下雪崩效应的作用。我们从雪崩探测器来了解一下雪崩效应的作用，在现有的光纤传输中，接收端也要实现光信号到电信号的转换，它们也在使用雪崩探测器，当然这与硅基上雪崩探测器不同。
前文谈到2007年8月，Intel发布普通硅基光电探测器，如图所示，我们看到一个光子进入探测器，激发半导体部分产生一个电子空穴对。而“雪崩”光电探测器，是在原有的半导体中加入了“吸收层”（上图橙色部分），在倍增区施加电场，通过吸收层一个光子激发的一个电子来到倍增区，经过系列电离化后产生10-100倍的电子。雪崩效应让能量大大增加。而这个“吸收层”使用什么材料就是关键。
在传统光电转换中，吸收区采用III V族元素材料，这样的雪崩探测器正在被广泛使用，但它体积大（2、3英寸高），成本高，不可能实现今后的大规模封装目标。所以在Intel发布普通光电探测器后，主要是想办法在硅材料上找到雪崩效应。2008年12月发布的硅基雪崩探测器将锗作为吸收区材料，而倍增区是常见的硅，从而实现了要比III V族元素传统雪崩探测器更好的性能。当然，锗与硅材料的接触（锗在硅上生长）因为两者晶格常数锗比硅大4%，所以会发生应变导致晶格错位，从而形成暗电流。这在热生长工艺上可以进行优化。
要强调的是，硅基锗雪崩光电探测器不但实现了半导体材料上的雪崩效应，为未来封装完成了必要准备，同时它的性能相当好。从图中可以看到，这里性能强调的是倍增区的放大增益放大倍数与数据带宽的积，从曲线可以看到，这个值变化并不是线性的，原始的III V族雪崩效应随着带宽增加，增益下降，而硅基雪崩光电探测器两头数据都表现良好。这就意味着，你可以灵活选取你需要的增益或带宽。
最后，来看看此次硅基芯片间数据传输的实现，其实就非常简单了。除了以上流程外，Intel在数据发射和接受两端分别增加了4路信号复用器和4路信号分离器，每路带宽12.5Gbps，一共50Gbps，今后仅通过增加通道数就可以实现更大的带宽。Intel给出数据表明，“24小时传输数据大于1Pbit情况下，未出现1bit错误，Bit Error Rate小于3的-15次方。”虽然一个通道12.5Gbps的速度还不能与单项单块最大值相比，但也许在现阶段可封装的情况下，这是Intel能够做到的最优值了。
从现有的个人应用来看，让光纤作为我们个人设备间数据传输在近几年里并不是必要的，毕竟目前基于磁记录的传统硬盘的发展前景来看，其物理特性带来的瓶颈要比输入输出带宽瓶颈要大得多，但对于芯片间的光纤传输如果能够实现半导体封装，其成本优势就像以往的半导体技术发展那样会按部就班来到我们身边，也许我们可能刚开始还觉得没有必要，但随着技术推进，这种效率的极大提升是充满诱惑的。Intel又习惯性的给出了数据，这个数据显示了我们在未来5年内世界数据交换量大小（1PB=1000TB，1EB=1000PB），对于它们来说，IO带宽的确严重影响他们效率。而即便仅从硅基雪崩探测器一项技术来看，它也会对2D成像的采集、传感和影响的传输有着重要意义。
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