硅光子重大突破！我国首次成功点亮硅基芯片内部激光光源：突破电信号传输物理极限

新书10月7日报道，湖北九峰山实验室在硅光子集成领域再次取得里程碑式突破。

2024年9月，实验室成功点亮了硅基芯片内部的激光光源，这也是该技术在中国首次成功实现。

本结果采用九峰山实验室自主研发的异质集成技术。经过复杂的工艺流程，磷化镓激光器在8英寸SOI晶圆内完成了工艺集成。

该技术在业内被称为“芯片出光”，它使用传输性能更好的光信号代替电信号进行传输，是颠覆芯片间信号数据传输的重要手段。其核心目的是解决当前芯间电信号接近物理极限的问题。

数据中心、计算中心、CPU/GPU芯片、AI芯片等领域将发挥创新性的推动作用。

基于硅基光电子集成的电影光互连被认为是后摩尔时代突破集成电路技术发展所面临的功耗、带宽和延迟的理想解决方案。

目前，行业开发硅光全集成平台最困难的挑战是硅光芯片的发展“心脏”，也就是说，硅基板上光源的开发和集成可以高效发光。该技术是中国光电领域世界上仅存的一个空白环节。

九峰山实验室硅光技术团队与合作伙伴合作，在8英寸硅光晶圆上异质键合IIIV激光材料延伸颗粒，然后CMOS兼容电影设备制造过程，成功解决了IIV材料结构设计与生长、材料与晶圆键合良率低、异质集成晶圆上图形和腐蚀控制的难点。经过近十年的追赶攻关，终于成功点亮了片内激光，实现了“芯片出光”。

九峰山实验室8寸硅基光源芯片晶圆

延伸阅读：

由于在单个芯片上增加晶体管密度的路径越来越困难，该行业开辟了在同一基板上封装多个芯粒的新思路，以增加晶体管的数量。

在单个包装单元中，芯粒越多，它们之间的连接就越多，数据传输距离就越长。传统的电互连技术迫切需要进化和升级。与电信号相比，光传输速度更快，损耗更小，延迟更少，芯片间光互联技术被认为是推动下一代信息技术革命的关键技术。

随着人类对信息传输和处理的要求越来越高，“摩尔定律”传统的微电子技术也难以解决芯片在功耗、发热、串扰等方面的问题。

通过光电异质集成技术可以实现芯片之间的光互连，CMOS技术具有超大规模逻辑、超高精度制造特性和光子技术超高速、超低功耗优势，原分离器件光电元件缩小到独立微芯片，实现高集成、低成本、高速光传输。光电异质集成技术可以有效解决微电子芯片的技术瓶颈，也是信息产业实现超越摩尔技术路线的重要技术方向。

九峰山实验室8寸硅基光源芯片晶圆

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责任编辑：朝晖

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