據麥姆斯咨詢介紹，當前數據革命面臨的技術挑戰之一是需要找到一種高效方法實現數據的路由。這通常由電子開關執行，而數據本身則由光波導進行傳輸。光學信號與電學信號的相互轉換會消耗能量，限制了可傳輸的信息量。如果采用全光學開關，上述缺點則能克服。最被看好的方式之一是采用微機電系統（MEMS）技術，MEMS技術具有低光學損耗、可單片集成和可擴展性高等決定性優勢。事實上，歷史上尺寸最大的光開關就是采用MEMS技術。

MEMS光開關商業化已不是紙上談兵

到目前為止，MEMS光開關都是在實驗室中采用復雜的非標準制造工藝完成，離商業化還有很長的距離。但是，美國加州大學伯克利分校的研究人員召集了世界各地不同大學的工程師人員，旨在證明MEMS光開關商業化的困難是可以解決的。他們直接采用現有的CMOS制造工藝平臺即可生產MEMS光開關，與大多數現有技術兼容，性價比高，適合大批量生產，這意味著MEMS光開關的產業化進程又向前邁進了一大步。

MEMS光開關結構示意圖

最近發表在國際光學工程學會（SPIE）雜志Journal of Optical Microsystems上的一篇論文表明，他們的光開關就是在商業代工廠內采用常規的光刻和干法蝕刻工藝完成，襯底采用8英寸SOI（絕緣襯底上的硅）晶圓。整個光子集成電路位于頂層硅，其優點是工藝步驟數量相對較少。會采用兩種不同的蝕刻工藝，一種是實現金屬互連的lift-off（金屬剝離）工藝，另一種是氧化物蝕刻的結構釋放工藝。開關設計了32個輸入端口和32個輸出端口，形成有相同復制單元的32 x 32矩陣（整體尺寸為5.9 mm x 5.9 mm）。在每一個單元中，光從一個通道傳輸到另一個通道是通過縮短兩個波導之間的距離來完成模式的耦合，而MEMS光開關的靜電梳齒驅動器的工作也是在頂層硅實現。

MEMS光開關制造流程示意圖

“在8英寸SOI晶圓代工廠中首次制造了大規模集成MEMS光開關。我認為這是該技術適合商業化和大規模生產的令人信服的證明。在不久的將來，它們可能會被數據通信系統采用。”美國伯克利大學研究人員Jeremy Béguelin評論道。

研究人員通過幾項重要參數的測量結果來證明光開關的性能：整個開關的光功率損耗為7.7dB，波長為1550nm的帶寬約30nm，開關運行速度為50μs。與其他光開關技術相比，參數實測值已經非常出色，成為其改進技術已無須質疑。

光開關是數據通信網絡的未來關鍵組件。通過使用與CMOS工藝兼容的制造工藝和SOI晶圓，研究小組基于MEMS技術完成了性能好、效率高的光開關。這項工作為大規模集成光開關的商業化和量產開辟了一條充滿希望的道路。