國內首條專用硅光子中試線將于今年6月完成核心設備進場，并于今年年底前全線貫通。屆時，它將為上海打通硅光產業(yè)鏈，提供工藝探索的試驗田。這是記者從昨天在江蘇省南通市開幕的光電子－新微技術論壇獲得的消息。
遵循“摩爾定律”發(fā)展的集成電路產業(yè)，正日益受到物理極限瓶頸的制約。整個產業(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，成為公認的產業(yè)發(fā)展趨勢。
中國科學院士、中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所所長王曦介紹，當光纖充當起“高鐵”的角色，完成大量數(shù)據(jù)的遠程傳輸時，就需要大量光電轉換的設備，將電信號轉變?yōu)楣庑盘栠M行長途傳輸，再將傳輸?shù)侥康牡氐墓庑盘栟D回電信號，在目的地進行各種處理。于是，一門新興的學科———硅基光子學應運而生，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。
這涉及大量科學問題，比如光的調制、頻域的選擇、信號的試錯糾錯、器件壽命等等。其中，“在硅芯片上生長出激光器”難度最大，是硅基光子學“皇冠上的明珠”。
“然而，這一旦實現(xiàn)，將對行業(yè)產生顛覆性影響。”微系統(tǒng)所所長助理、上海新微科技集團秦曦介紹，目前，這一技術尚未真正實現(xiàn)，英特爾、IBM等光通信和半導體企業(yè)，以及美國麻省理工學院（MIT）等高校，都在爭分奪秒地進行研發(fā)。“因為它可將硅光器件的尺寸比傳統(tǒng)方案縮小100倍，還能實現(xiàn)批量生產，使硅光芯片賣到‘白菜價’。”他說，這一天到來之時，現(xiàn)有光纖企業(yè)如果不能順利實現(xiàn)技術升級，就必將被時代所淘汰。
從國家層面來看，早在2009年，國家自然科學基金委就布局了前瞻性課題開展基礎研究。中國科學院半導體研究所副所長祝寧華介紹，國家在“十二五”“十三五”時期，均開展了相關課題研究。去年1月，34位院士提出盡快啟動“光電子器件及集成重點專項”的建議。
如今，上海在全國率先邁出了基礎研究與產業(yè)并舉，發(fā)展硅光產業(yè)的一步。去年下半年，上海市重大科技專項“硅光子專用技術平臺”啟動。
其流片工藝線僅部分開通，就已不斷接到來自國內外企業(yè)、科研機構、高校用戶的訂單。
項目負責人、微系統(tǒng)所研究員余明斌介紹，該平臺將于今年6月完成核心設備進場，并于年底前完成全線調試。“利用我們的集成工藝技術，在合作伙伴的工藝線上所完成的流片產品，經測試其性能達到了國際一流水準。而且周期比國外流片縮短了一半。”有用戶稱贊這條工藝線是“國內硅光產業(yè)的及時雨”。
余明斌表示，該專項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、光路電路設計、高性能芯片、硅光模塊到產業(yè)應用的全鏈條覆蓋。
有數(shù)據(jù)顯示，全球2015年的硅光器件市場還只有400萬美元，預計到2025年則將增長到15億美元，年復合增長率達到45％，這一市場估算還主要來自用于數(shù)據(jù)中心的產品更替。而未來，硅光器件還能在高靈敏探測、無人駕駛等諸多涉及國計民生的領域有更廣泛的應用。
余明斌說，目前國際上的硅光子技術還尚未定型，中國與世界前沿差距不過三四年，只要基礎研究與產業(yè)同時發(fā)力，抓住產業(yè)升級的重大機遇，一改硅芯片產業(yè)的“跟跑”狀態(tài)，實現(xiàn)“并跑”乃至“領跑”的可能性相當大。
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