硅光子重大突破！我國(guó)首次成功點(diǎn)亮硅基芯片內(nèi)部激光光源

10月7日消息，近日，湖北九峰山實(shí)驗(yàn)室再次在硅光子集成領(lǐng)域取得里程碑式突破性進(jìn)展。

2024年9月，實(shí)驗(yàn)室成功點(diǎn)亮集成到硅基芯片內(nèi)部的激光光源，這也是該項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的首次成功實(shí)現(xiàn)。

此項(xiàng)成果采用九峰山實(shí)驗(yàn)室自研異質(zhì)集成技術(shù)，經(jīng)過(guò)復(fù)雜工藝過(guò)程，在8寸SOI晶圓內(nèi)部完成了磷化銦激光器的工藝集成。

該技術(shù)被業(yè)內(nèi)稱為“芯片出光”，它使用傳輸性能更好的光信號(hào)替代電信號(hào)進(jìn)行傳輸，是顛覆芯片間信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾侄?，核心目的是解決當(dāng)前芯間電信號(hào)已接近物理極限的問(wèn)題。

對(duì)數(shù)據(jù)中心、算力中心、CPU/GPU芯片、AI芯片等領(lǐng)域?qū)⑵鸬礁镄滦酝苿?dòng)作用。

基于硅基光電子集成的片上光互連，被認(rèn)為是在后摩爾時(shí)代突破集成電路技術(shù)發(fā)展所面臨的功耗、帶寬和延時(shí)等瓶頸的理想方案。

而業(yè)界目前對(duì)硅光全集成平臺(tái)的開(kāi)發(fā)最難的挑戰(zhàn)在于對(duì)硅光芯片的“心臟”，即能高效率發(fā)光的硅基片上光源的開(kāi)發(fā)和集成上。該技術(shù)是我國(guó)光電子領(lǐng)域在國(guó)際上僅剩不多的空白環(huán)節(jié)。

九峰山實(shí)驗(yàn)室硅光工藝團(tuán)隊(duì)與合作伙伴協(xié)同攻關(guān)，在8寸硅光晶圓上異質(zhì)鍵合III-V族激光器材料外延晶粒，再進(jìn)行CMOS兼容性的片上器件制成工藝，成功解決了III-V材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與生長(zhǎng)、材料與晶圓鍵合良率低，及異質(zhì)集成晶圓片上圖形化與刻蝕控制等難點(diǎn)。經(jīng)過(guò)近十年的追趕攻關(guān)，終成功點(diǎn)亮片內(nèi)激光，實(shí)現(xiàn)“芯片出光”。