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CMOS is all about building electronics. How do you build photonics in CMOS?

Previously, it was impossible to build photonics in CMOS, but Luxtera’s CMOS Photonics™ platform is built on a series of disruptive technical breakthroughs that make CMOS ideal for building photonic products.



Firstly, we should note that although silicon is opaque to visible light (you can’t see through a silicon wafer) it is in fact completely transparent to infrared light. Moreover, fortunately for us, infrared light is perfect for communicating through glass optical fibers. So, in a way, silicon chips and optical fiber were just meant to be together.



Secondly, right now the wires, transistors, and such in a CMOS chip are about 65 nanometers in width. In fact, you can think of a CMOS fab (or factory) as a very precise factory for building huge volumes of things at the nanoscale. Consider this: a single CMOS fab produces about a million billion working transistors a year – all of them around 65 nanometers in size.



Thirdly, 65 nanometers is much smaller than the wavelength of light. At Luxtera we’re designing and building silicon nanoscale structures that manipulate light in previously impossible ways. An example is our recently announced 28Gb/s optical modulator. This device can turn a light beam on or off 28 billion times a second under electrical control – but only because of the very small size of the channels, or waveguides, that we use to guide the light inside the modulator.



There are two other great things about working in CMOS. Firstly, we can build complex electrical circuits right alongside our photonic circuits. This lets us monitor the performance of a photonic circuit in an intelligent manner, and continually “tune” it for optimum performance independent of manufacturing and temperature variations. Secondly, the silicon industry continually drives line-widths downwards – soon chips will be manufactured at 28 and 22 nanometers. This works well for us because as line-widths get smaller, CMOS Photonics™ devices get even smaller, faster, and more efficient.