硅光子学并非一蹴而就，而鲜有人能像边玉生博士那样，对这一发展历程产生如此直接的影响。边博士因在硅光子学领域的变革性贡献而最近被授予“Optica会士”称号，他在格芯（GF）工作近十年，致力于推动支撑可扩展、大规模CMOS平台的基础创新。 在OFC大会上获评Optica会士后，我们与边玉生博士进行了深入对话，请他回顾从早期研究到实际应用的漫长历程，并探讨当前推动该技术向前发展的动能。
问：在硅光子学尚未像今天这样广为人知之前，是什么最初吸引您投身于这一领域的？
CMOS技术已发展数十年，它支撑着现代计算领域的诸多应用，并对日常生活产生了巨大影响。最初吸引我关注硅光子学的原因，是意识到电子器件所用的硅基板同样可以用来引导光。
这种光肉眼无法看见。它的波长范围与近红外光相似，但硅材料竟能传播光这一想法，着实令人振奋。 更令人信服的是，同一平台既能支持电子信号，也能支持光子信号。这意味着可以将两者集成，不仅能实现光的传播，还能对光进行电控，并实现光电信号的相互转换。这种强大的关联性，源于一个成熟技术平台的共通性。
由于硅技术已拥有成熟的生态系统，这种融合让人确信该技术具备可扩展性。从根本上讲，在数据传输方面，光子学相较于电子技术具有明显的优势，包括更低的损耗、更高的带宽以及更优的信号完整性。所有这些因素都让人觉得，这是一个能够创造真实价值、并从根本上改变系统运行方式的发展方向。
在我职业生涯的早期，硅光子学能否成为一种可大规模量产或具有商业可行性的解决方案尚不确定。当时确实存在诸多不确定性。但这项技术的潜力，以及它所激发的那份热情，让我始终勇往直前。如今，看到这一变革逐渐成形，并见证这项技术被应用于实际场景中，我感到无比欣慰。
问：W在硅光子学领域，您目前主要关注哪些方面？
我认为，在过去的几年里，无论是GF作为团队，还是我个人，都取得了巨大的进步。如今，我们看到人工智能数据中心的发展已达到这样一个阶段：传统的铜基电子解决方案已无法满足日益增长的数据需求，特别是在芯片间以及跨数据中心的数据传输方面。
正因如此，光子学现已被广泛视为下一代数据传输的整体解决方案，在电子互连技术无法进一步扩展时，它将取代铜缆。该技术不仅能降低power 、延长传输距离，还能显著提升信号完整性。
这标志着一场真正的范式转变：从传统的铜缆，到光纤，再到如今将光功能直接集成到硅光子学（或称光子引擎）中，使其能够紧邻电子系统部署。
问：您是否预料到了由人工智能驱动的硅光子学需求激增这一现象？
即使在十年前，也就是我们于2016年至2017年左右推出硅光子学技术时，这一点也并不明显。那时，我刚加入GF，成为首位专注于硅光子学的研发工程师。当时，我们虽然知道硅光子学即将兴起，但整个行业尚未形成明确共识，认为它一定会取代铜或传统的电子解决方案。
在过去的几年里，人工智能的蓬勃发展、数据中心需求的加速增长以及生态系统的强劲势头，让我们更加充满信心。如今，光子学显然已成为数据中心解决当前带宽、power 信号完整性瓶颈问题不可或缺的解决方案之一。
我不会说这完全出乎意料，但我们可以看到，业界对光子解决方案展现出了强烈的信心和强劲的发展势头。而且这种趋势不仅限于数据中心。我们还看到光子技术正在光子计算、量子计算、传感以及其他新兴应用领域得到广泛采用。
虽然我不会说光子学目前已是无处不在的解决方案，但它正被广泛应用，以取代——或补充——最先进的电子技术。在未来十年内，我们预计这些领域将取得重大进展并得到广泛应用。
问：如今，硅光子学似乎既已成熟，又仍在不断发展。您如何看待这种平衡？
如果观察目前已投入生产并被谷歌、英伟达和Meta等主要数据中心运营商广泛采用的产品，会发现它们主要是可插拔光引擎。这些光模块的出货量极高，在美国、中国及其他主要市场创造了数十亿美元的全球营收。这项技术已然成熟，并被广泛采用。
除了可插拔光模块之外，还有两种新的范式正在兴起。第一种是从传统可插拔光引擎向我们所说的“共封装光模块”的过渡。这是一种更紧凑的解决方案，它将光引擎与计算单元（如交换机ASIC）的距离大大缩短。例如，英伟达（NVIDIA）正在积极推动该领域的创新。这仅仅是迈向未来数据传输架构的第一步。
此外，光子学预计还将在量子计算领域发挥关键作用。GF在支持多种量子应用的300毫米CMOS集成平台方面具备强大的技术实力。几年前，我们与PsiQuantum建立了合作伙伴关系，旨在提供符合未来需求的业界领先量子计算平台。
另一个重要领域是激光雷达（LiDAR）。随着自动驾驶汽车的发展，业界正致力于用体积更小、芯片级的光子解决方案取代传统的笨重激光雷达系统——例如如今车辆上常见的旋转式激光雷达单元。硅光子学有望推动这一转型。 在传感应用领域，包括生物医学传感，同样蕴藏着巨大的机遇。我们预计，在未来十年内，光子学——尤其是硅光子学——将在这些领域持续深入发展。
问：是什么让GF在硅光子学领域具有独特的优势？
格罗方德（GlobalFoundries）作为一家先进的300毫米CMOS代工厂而闻名。将CMOS代工与硅光子学相结合的一大关键优势在于，能够利用相同的半导体技术平台——即相同的绝缘体上硅（SOI）衬底——来引导和传输光。这种融合具有极其强大的潜力。
GF的一大核心优势在于其深厚的制造专业知识和完善的生态系统，涵盖器件、物理、制造及系统级集成等领域。这使GF成为一家能够推动硅光子学创新的领先代工厂，不仅在研究层面，更通过技术开发直至大规模量产，持续推动该领域的进步。
这种从研究到实际应用、再到大规模量产的转变，在学术实验室或小型研究环境中往往难以实现。在GF，我们专注于大规模制造，以支持实际应用中的产品。
除了自身能力之外，GF还与生态系统合作伙伴——包括OSAT厂商、供应商、厂商及其他合作方——保持紧密合作，共同推动硅光子技术不断突破界限。我所获得的任何认可，其实不应被视为个人成就，而应视为整个硅光子团队以及我们所合作的更广泛生态系统的体现。
我们还通过近期的一系列收购巩固了市场地位，其中包括收购AMF以及Infinilink的硅光子学资产。AMF为我们带来了重要的地域多元化布局，特别是在亚洲地区，并进一步扩大了我们的生产规模。 因此，业内普遍认为，就营收而言，格罗方德（GlobalFoundries）是全球最大的纯硅光子学代工厂。AMF还拓展了我们在不同应用领域的客户覆盖范围。例如，在数据通信领域，存在不同的光波段——O波段、C波段——您可以简单地将其理解为光的不同“颜色”。AMF使我们能够服务于现有美国工厂尚未完全覆盖的客户和应用领域。
此外，Infinilink 的技术增强了我们的 IP 开发能力，使我们不仅能够提供 PDK，还能提供硅光子学 IP 服务，从而为客户提供更全面的系统级解决方案。
问：为了使硅光子学发展得更快，目前还有哪些技术难题亟待解决？
硅光子学仍在不断发展，尤其是在人工智能数据中心持续推动这一巨大需求，且对更高带宽和更低power 持续存在的情况下。从实际应用角度来看，光子学团队正将数据速率从每秒100千兆比特提升至200千兆比特，目前正朝着每通道400千兆比特的级别迈进。这代表着一次重大飞跃，能够以更高的速度和更低的power在每个通道上传输更多数据。 我们相信，我们在这一领域处于领先地位，并将继续突破技术边界。
问：从个人角度来看，是什么让你对工作始终充满热情？
能够成为这个跨学科团队的一员，我深感荣幸。每天，我与来自不同背景的才华横溢的同事们共事，不断获得新的视角并持续学习。这是一项充满机遇的新兴技术，而协作对于推动其发展至关重要。坚持不懈同样至关重要。保持好奇心，并在遭遇挫折时保持韧性，这才是决定成败的关键。事实上，我们遇到的许多挑战最终都成为了创新的催化剂。 不要害怕犯错，因为跨学科的合作正是推动进步的动力。
问：被授予“Optica会士”称号对您来说意味着什么？
获得这一殊荣，我既感到激动又倍感谦卑，因为这是GF首次出现光学领域的研究员。Optica是光学与光子学领域最大的专业协会，其涵盖范围远不止硅光子学，因此我深感荣幸。但这份荣誉不仅仅是个人的成就，它体现了GF硅光子学团队过去十年来的集体贡献、创新精神与协作力量。 因此，我对当下这一时刻感到振奋，而对未来的展望更让我充满干劲——随着我们不断推动技术进步，我们将壮大团队、拓展生态系统，并为客户提供他们所重视的解决方案。
问：工作之余，你喜欢做什么？
我喜欢徒步旅行，也会利用人工智能进行一些创作，比如作曲和唱歌。 音乐是我过去几年一直尝试探索的领域，因为我认为这种探索能带来新的视角，并有助于保持良好的平衡。有时，通过这些活动，你确实能学到新东西。在与自己主业截然不同的领域工作，有助于你建立联系，并将新想法带回自己的工作中。这种跨学科的思维方式，有时正是真正创新的源泉。
