國(guó)內(nèi)首條專用硅光子中試線將于今年6月完成核心設(shè)備進(jìn)場(chǎng)，并于今年年底前全線貫通。屆時(shí)，它將為上海打通硅光產(chǎn)業(yè)鏈，提供工藝探索的試驗(yàn)田。這是記者從昨天在江蘇省南通市開幕的光電子－新微技術(shù)論壇獲得的消息。
遵循“摩爾定律”發(fā)展的集成電路產(chǎn)業(yè)，正日益受到物理極限瓶頸的制約。整個(gè)產(chǎn)業(yè)從大約十幾年前，開始了“超越摩爾”的探索。近幾年，隨著通信數(shù)據(jù)量的增大，通過銅電纜傳輸數(shù)據(jù)速度慢、能耗大的短板日漸突出，用傳輸快、能耗小的光纖來替代銅纜，成為公認(rèn)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。
中國(guó)科學(xué)院士、中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所所長(zhǎng)王曦介紹，當(dāng)光纖充當(dāng)起“高鐵”的角色，完成大量數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸時(shí)，就需要大量光電轉(zhuǎn)換的設(shè)備，將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)進(jìn)行長(zhǎng)途傳輸，再將傳輸?shù)侥康牡氐墓庑盘?hào)轉(zhuǎn)回電信號(hào)，在目的地進(jìn)行各種處理。于是，一門新興的學(xué)科———硅基光子學(xué)應(yīng)運(yùn)而生，它所要研究的是讓原先只奔跑電子的硅芯片，也能讓光子在其中工作。
這涉及大量科學(xué)問題，比如光的調(diào)制、頻域的選擇、信號(hào)的試錯(cuò)糾錯(cuò)、器件壽命等等。其中，“在硅芯片上生長(zhǎng)出激光器”難度最大，是硅基光子學(xué)“皇冠上的明珠”。
“然而，這一旦實(shí)現(xiàn)，將對(duì)行業(yè)產(chǎn)生顛覆性影響。”微系統(tǒng)所所長(zhǎng)助理、上海新微科技集團(tuán)秦曦介紹，目前，這一技術(shù)尚未真正實(shí)現(xiàn)，英特爾、IBM等光通信和半導(dǎo)體企業(yè)，以及美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）等高校，都在爭(zhēng)分奪秒地進(jìn)行研發(fā)。“因?yàn)樗蓪⒐韫馄骷某叽绫葌鹘y(tǒng)方案縮小100倍，還能實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，使硅光芯片賣到‘白菜價(jià)’。”他說，這一天到來之時(shí)，現(xiàn)有光纖企業(yè)如果不能順利實(shí)現(xiàn)技術(shù)升級(jí)，就必將被時(shí)代所淘汰。
從國(guó)家層面來看，早在2009年，國(guó)家自然科學(xué)基金委就布局了前瞻性課題開展基礎(chǔ)研究。中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所副所長(zhǎng)祝寧華介紹，國(guó)家在“十二五”“十三五”時(shí)期，均開展了相關(guān)課題研究。去年1月，34位院士提出盡快啟動(dòng)“光電子器件及集成重點(diǎn)專項(xiàng)”的建議。
如今，上海在全國(guó)率先邁出了基礎(chǔ)研究與產(chǎn)業(yè)并舉，發(fā)展硅光產(chǎn)業(yè)的一步。去年下半年，上海市重大科技專項(xiàng)“硅光子專用技術(shù)平臺(tái)”啟動(dòng)。
其流片工藝線僅部分開通，就已不斷接到來自國(guó)內(nèi)外企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、高校用戶的訂單。
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、微系統(tǒng)所研究員余明斌介紹，該平臺(tái)將于今年6月完成核心設(shè)備進(jìn)場(chǎng)，并于年底前完成全線調(diào)試。“利用我們的集成工藝技術(shù)，在合作伙伴的工藝線上所完成的流片產(chǎn)品，經(jīng)測(cè)試其性能達(dá)到了國(guó)際一流水準(zhǔn)。而且周期比國(guó)外流片縮短了一半。”有用戶稱贊這條工藝線是“國(guó)內(nèi)硅光產(chǎn)業(yè)的及時(shí)雨”。
余明斌表示，該專項(xiàng)的最終目的是要扶植起20－30家硅光企業(yè)，使上海地區(qū)具有從流片平臺(tái)、光路電路設(shè)計(jì)、高性能芯片、硅光模塊到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的全鏈條覆蓋。
有數(shù)據(jù)顯示，全球2015年的硅光器件市場(chǎng)還只有400萬(wàn)美元，預(yù)計(jì)到2025年則將增長(zhǎng)到15億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到45％，這一市場(chǎng)估算還主要來自用于數(shù)據(jù)中心的產(chǎn)品更替。而未來，硅光器件還能在高靈敏探測(cè)、無(wú)人駕駛等諸多涉及國(guó)計(jì)民生的領(lǐng)域有更廣泛的應(yīng)用。
余明斌說，目前國(guó)際上的硅光子技術(shù)還尚未定型，中國(guó)與世界前沿差距不過三四年，只要基礎(chǔ)研究與產(chǎn)業(yè)同時(shí)發(fā)力，抓住產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重大機(jī)遇，一改硅芯片產(chǎn)業(yè)的“跟跑”狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)“并跑”乃至“領(lǐng)跑”的可能性相當(dāng)大。
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