通信技术发展与集成电路和集成光路

的根本。为适应多代共存，手持通信终端和基站必须对应“多方式”和“多频段”，即所谓“多模”和“多频”。显然，这将导致手机芯片的设计变得日益复杂。一个可以在GSM、CDMA和3G网中使用的多模手机的基带芯片就必须能够处理包括GSM、CDMA和3G的各类信令、协议。由于GSM、CDMA和3G各自使用不同的频率资源，多模手机还需要2个或3个RF电路以对应不同的频带。如红外(Ir)、USB等话音和数据接口也成为必备的选择。到今天为止，能够兼容GSM和CDMA两种制式的第2代移动通信商用双模终端尚未面世，其中最主要的原因之一就是用于这种多模手机的芯片尚未成熟。除了技术层面的难点之外，由于信息处理复杂度成倍增加造成的电路芯片成本居高不下也是一个原因。

　　射频电路和基带信号处理电路的价格大约要占移动通信终端成本的50~60%。这是因为现在2GHz频带以上的射频电路一般都采用砷化镓(GaAs)技术实现。GaAs器件难以进行高密度集成，成本大幅度下降的空间有限。人们希望采用CMOS技术制造RF电路，从而实现低成本和小型化，同时可以将RF与基带信号处理器集成在一起，实现单芯片解决方案。用CMOS技术实现RF电路对设备厂家极具吸引力。这两年来，国际主要半导体制造商正在这一领域展开激烈的竞赛。

　　采用CMOS技术生产RF电路有多种途径，其中锗硅(SiGe)技术引起了人们的高度关注。SiGe技术是在CMOS技术基础上增加若干工序，亦即在硅材料上形成SiGe层以提高晶体管截止频率的制造技术。在兼容CMOS工艺的基础上可以实现高截止频率和低功耗晶体管，同时不需要大规模投资。以IBM为代表，国际上许多半导体公司陆续推出了采用SiGe技术的产品。IBM批量生产的SiGe器件的截止频率已达到47GHz，有望很快达到100GHz。

　　OLED等塑料芯片也将对通信终端产生一场新的变革。先进的OLED塑料彩色显示器必将取代手机、PDA和笔记本电脑上传统的LCD显示屏，成为多媒体终端的标准显示器。

　　通信技术的发展与集成光路

　　随着集成电路特征尺寸的缩小和集成度的提高，特别是因特网的出现和各种新业务对带宽的要求，出现了很多新的、难以解决的问题，如因特网骨干网在普遍实现高清晰度电视传送时产生的带宽问题绝不是可以用电的方法解决的。又例如，采用基于电信号处理的SDH系统对光纤带宽的使用率仅为1%，而采用全光网概念的光分插复用(OADM)设备、光交叉连接(OXC)设备则可以将光纤的容量发挥到极致。于是，科学家们开始专注光子技术的研究，希望可以用光子取代电子实现信息的存储、处理和传输。

　　光相对电有很多优点，例如，光在光纤等介质材料里的传输速度和带宽都远远大于电子在金属中的传输速度和带宽，光在光纤中的传输损耗远小于电在金属中的传输损耗等。但是，光子的控制却相当困难。这使得光器件的研究和应用一直步履蹒跚，难以取得重大的进步。1987年光子晶体概念的提出向人们展示了一种全新的控制光子的机制，它完全不同于以往利用全反射来引导光传输的机理，给光通信技术的发展和应用带来了新的生机和活力，展现了一个美好的未来。

　　不难理解，如果希望光子在通信领域能够得到广泛的应用，就要找到一种象实现微电子芯片那样的方法和途径，制造出集成化的微光子芯片。理想的解决方案是在一个微小平台上利用某种东西能同时实现镜子、交换和波导的功能。

　　光子不仅对通信领域有着巨大的诱惑力，也是未来提高计算机计算速度的关键技术。

　　微光子、集成光路的发展趋势

　　微光子领域的研究，其目的是仿效在电子域内把晶体管和其它电子装置集成在一个芯片上的技术来压缩光子开关、光纤、激光器、探测器，并把它们集成在一个光路上。目前集成光路已进入了工程应用阶段。

　　由于光波的波长比波长最短的无线电波还要小四个数量级，因而具有更大的传递信息和处理信息的能力。然而传统的光学系统体积大、稳定性差、光束的对准和准直困难，不能适应光电子技术应用发展的需要。采用类似于半导体集成电路的制造方法，把光学元件以薄膜形式集成在同一衬底上的集成光路，是解决光学系统集成问题的一种有效途径。这样的集成器件具有体积小、性能稳定可靠、效率高、功耗低，使用方便等优点。集成光路的应用领域是多方面的，除了光纤通信、光纤传感器、光学信息处理和光计算机外，导波光学原理、薄膜光波导器件和回路还在向其它领域，如材料科学研究、光学仪器、光谱研究等方面渗透。

现在已经做出了很多对应于较大光学元件的薄膜波导元件，如薄膜媒质光波导、薄膜激光器、耦合器、调制器、开关、偏转器、薄膜透镜、棱镜、探测器、滤波器、光学双稳态器件、半