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硅光子终极目标单片集成中国尚无工艺平台

时间:2021-02-16 00:23
本文摘要:近日,浙江大学信息与电子工程学院副教授回宇和浙江大学信息与电子工程学院教授、博士生导师杨建一在为期50年的光纤通信高峰论坛上发表了一篇文章。对此,目前短距离光网络主要采用VCSEL技术。随着传输距离长达1 km,传输速率高达100Gb/s逐渐向Tb/s转变,基于单模光纤的硅光子技术在成本、功耗、比特率等方面逐渐显示出显著优势。 通过波分适配,硅光子技术可以将光网络的比特率提高到前所未有的水平。为此,包括学术界和企业界在内的世界各地的许多机构都对硅光网络技术进行了广泛的研究。

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近日,浙江大学信息与电子工程学院副教授回宇和浙江大学信息与电子工程学院教授、博士生导师杨建一在为期50年的光纤通信高峰论坛上发表了一篇文章。对此,目前短距离光网络主要采用VCSEL技术。随着传输距离长达1 km,传输速率高达100Gb/s逐渐向Tb/s转变,基于单模光纤的硅光子技术在成本、功耗、比特率等方面逐渐显示出显著优势。

通过波分适配,硅光子技术可以将光网络的比特率提高到前所未有的水平。为此,包括学术界和企业界在内的世界各地的许多机构都对硅光网络技术进行了广泛的研究。

许多公司已经销售或正在销售相关产品。目前,研究重点已经从单个硅光学器件的功能构建和性能提升转移到硅光学加工平台的构建和高速收发器的研发上。人们认为,目前利用CMOS标准工艺线在SOI衬底上制作硅基光路的手段和技术已经非常成熟。除了激光器,它不能以CMOS兼容的方式搭建,其他基于硅波导的器件,包括无源波导、波分复用器件、调制器和探测器的性能已经非常成熟。

然而,构建光路和集成电路在衬底材料、特征尺寸和清晰的生产工艺方面有着不小的差异。因此,光路和电路的构建往往是通过混合构建的方式进行的。即光学芯片和电子芯片在各自的平台上独立设计和生产,然后通过引线键合或倒装芯片键合进行组装。

混流施工的优点是灵活性低,前期工艺成本低,工艺升级方便,粘接技术的改变也大大降低了其成本和主机效应。但是混合结构的缺点是光芯片和电芯片的键合会导致主机效应,后期PCB成本低。同时,光芯片和电芯片劈开并最终组装后,无法进行整体性能测试,大大增加了测试成本。

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光路和电路的单片构造方案可以解决上述问题。毫无疑问,高性能、低成本的光路和电路单片结构仍然代表着硅基光子学发展的最终目标。

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目前使用硅光技术开发光传输模块的公司有几十家,涉及的产品在主要技术指标上也日趋成熟。目前,最好考虑如何降低成本,以增强产品竞争力,满足市场需求。在解释硅光子产品时,文章没有提到一家中国公司,这表明中国在硅光子产品领域处于领先地位。

中国科学院半导体研究所副所长、博士生导师朱宁华也在论坛上做了回应。虽然我国在光子建设领域已经取得了一定的成绩,但是还没有为硅基和InP基光电子打造出系统的研发平台,芯片芯片芯片加工基本上在新加坡、加拿大、荷兰、台湾、德国等地进行。朱宁华认为,光电器件的核心技术与制造工艺息息相关,973和863的核心技术在外流芯片中大大减少。

中国在高端信息光电芯片设备的研发上缺乏持续的系统性投入,导致与国外的差距进一步拉大。


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