现在的电脑芯片由硅晶片构成，使用电脉冲（electrical pulses）来处理数据。但是IBM的研究人员正在研制未来的芯片：同时包含光脉冲（light pulses）路径的硅晶片。

　　这种芯片上的光路能和同一芯片上的传统的电路交换信息。这能极大地提升计算机内部传输数据的速度，因为光信号携带的数据量更大，这一传输的速度也比传统的铜导线更快。这种芯片可以利用光子电路实现高速输入输出。

　　位于纽约州约克城高地的IBM沃森研究中心（Watson Research Center）的研究员所罗门·阿塞法（Solomon Assefa）说：“人们需要更快的数据传输方式。这是因为我们希望在大约5年内制造出比现在的超级计算机快1000倍的系统。”

　　现在的超级计算机达到了“千万亿”级别，它们的计算能力是以千万亿次浮点运算来衡量的，也就是每秒能进行百万的四次方浮点运算。现在，美国能源部已经要求研制每秒能进行一百万万亿次计算的计算机，以满足气候变化、可再生能源和核能的模拟研究。

　　在过去的7年中，IBM的研究人员开发出了一系列单个的硅器件，把它们组合在一起就能实现光信号和电信号的相互转换。他们利用当前制造处理器和其他芯片的标准CMOS（互补性金属氧化物半导体）技术，找到了一种把光电器件集成到同一块芯片中，同时不会损伤晶体管的性能的方法。

　　阿赛法透露，他们在实验室中已经达成了这一目标。“下一步就是像现在制造芯片一样，把这种技术逐步推向商用。”尽管该技术在5年左右的时间还不能走向市场，但IBM还是希望在它们的生产设备上对该技术进行测试。

　　加州大学洛杉矶分校电子工程系的教授巴赫拉姆·加拉里（Bahram Jalali）认为，这是一个巨大的进步。他在2004年研发首台硅激光器的时候对硅光子技术做了一些先行探索。他说：“和CMOS整合在一起是很难的，这曾是在该领域奋斗多年的研究人员的梦想。”

　　其他公司也在开发硅光子技术。今年早些时候，英特尔公司发布了一系列专用的光子芯片，可以在传统的电子芯片之间传输数据。加州理工学院下属的Luxtera公司在电子芯片制造完成之后，也能把光子器件添加到芯片上。

　　阿赛法认为，IBM的技术比其他竞争对手的技术更为简洁。他说：“我们在同一块硅芯片上进行整合，把晶体管和光子器件都包含在其中。这意味着我们能实现更为精密的功能，并且能实现密度更大、能效更高的芯片结构，以满足未来高端系统的需要。”利用IBM的技术做出的用于接收和发射光子的收发器，所需空间只是以前产品的1/10。

　　当印刷电路板技术的精度能达到数十个纳米的级别，利用光子组件的新设计技术就成为可能了。但是需要更多的创新思维，才能实现光电器件同时制造。

　　例如，为了制造最终的器件，IBM研究人员不得不重新发明接收光信号的光探测器。“我们打算使用一层锗，这本身就是CMOS处理过程的一部分，但是我们要找到一种使锗涂层不那么厚的方法，因为它会妨碍晶体管的功能。”阿赛法说到。最后研究小组终于想到办法，在不损伤旁边晶体管的极薄的锗层中小心地加入一些钨“开关”，使之得到想要的电子特性。

　　加拉里认为，能找到设计很小的光子器件的方式很让人敬佩，因为它们通常比晶体管这样的电子器件大几个数量级。“如果说他们没有完全扫除障碍，至少也减少了不少麻烦。”他说，“IBM在现阶段已经成为业界的领军人物。”然而，他指出，在小型化上再取得巨大进展是不太可能的。IBM的器件的光传输部分已经接近于光发生衍射的上限，这是特定波长的光在物理大小方面的最根本的限制。“这是更难逾越的障碍。”加拉里说。