《電子技術(shù)應(yīng)用》
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助力大國崛起的光子芯片,,國內(nèi)該如何破局

2018-10-17

近年來,,國家對集成電路產(chǎn)業(yè)越來越重視,國內(nèi)企業(yè)也迎來了高速發(fā)展的機遇,,芯片的突破帶動了整個半導體行業(yè)的飛躍,。隨著摩爾定律趨于極限,未來的芯片產(chǎn)業(yè)將迎來新的機遇和挑戰(zhàn),,光子集成技術(shù)是一個新的選擇。

助力大國崛起的光子芯片

曾經(jīng)有研究人員將磷化銦的發(fā)光屬性和硅的光路由能力整合到單一混合芯片中,,當給磷化銦施加電壓的時候,,光進入硅片的波導,產(chǎn)生持續(xù)的激光束,,這種激光束可驅(qū)動其他的硅光子器件,,于是光子芯片的設(shè)想就誕生了。

隨著5G和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,,光通訊成為中國崛起的關(guān)鍵技術(shù),,而光子芯片是其中最核心的部件。光子芯片是組成光模塊的關(guān)鍵技術(shù),。國家也意識到了光子芯片的重要性,,2016年底,,國務(wù)院發(fā)布《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,其中指出要“提升新型片式元件,、光通信器件,、專用電子材料供給保障能力,加強可見光通信技術(shù)的研發(fā)”,;至此,,發(fā)展光子芯片技術(shù)上升為國家戰(zhàn)略。

我國的光子芯片技術(shù)落后很多

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光通信產(chǎn)業(yè)包括光系統(tǒng)設(shè)備,、光纖光纜,、底層光器件及光芯片四大細分領(lǐng)域,在光系統(tǒng)設(shè)備,、光纖光纜兩大塊,,我國是處于全球領(lǐng)先的地位。但是,,底層光器件及光芯片這兩塊上,,我國嚴重依賴于進口,核心技術(shù)落后是不爭的事實,。

目前全球的光子芯片市場以博通,、三菱、飛思卡爾等企業(yè)為主,,它們壟斷全球主要的市場,。而國內(nèi)雖然出現(xiàn)了華為、中興,、大唐,、光迅、中天等企業(yè),,但核心技術(shù)仍處于落后,,尤其是在高集成、高速率,、大容量的芯片領(lǐng)域,。在光器件市場方面,目前以美日公司為主,,全球十大光器件廠商,,一大半在它們那邊。

我國的光子芯片產(chǎn)業(yè)面臨著很多技術(shù)難點,,如光子芯片的制造工藝和器件稀缺是目前面臨的痛點,。由于過長的波長限制芯片體積微縮的可能,同時光學裝置須要更精確的做工,光束傳輸?shù)男┪⑵顣斐删薮蟮膯栴},,相對需要高技術(shù)及高成本,;光電子需要小尺寸、大帶寬,、低功耗的調(diào)制器,;陶瓷套管/插芯、光收發(fā)接口等技術(shù)也是國內(nèi)困擾企業(yè)的難題,。特別是在有源器件方面,,我國僅幾家能生產(chǎn)探測器管芯,而且偏向于低速率,。

國內(nèi)該如何破局,?

一、加大產(chǎn)學研投入發(fā)展光子芯片核心技術(shù)

光子芯片發(fā)展最關(guān)鍵的就是掌握核心技術(shù),,而國內(nèi)形成了很多的光子芯片研究區(qū)域,,上海、武漢等地均形成了很多產(chǎn)學研機構(gòu)研究光子芯片,,也取得了不錯的成績,。近年來,北京也加入其中,,2013年,,38所光電集成研究中心與ePIXfab聯(lián)合在北京舉辦“ePIXfab硅光子研討會”,未來,,將會有更多的機構(gòu)加入光子研究,。

二、建設(shè)相關(guān)的光器件產(chǎn)業(yè)集群

目前,,我國尚未形成具有全球影響力的光器件產(chǎn)業(yè)群,,這是發(fā)展光子芯片產(chǎn)業(yè)的一大痛點。隨著國內(nèi)企業(yè)實力的增強,,光子芯片廠商需要更多的國產(chǎn)器件,,才能掌握自己的命運,但同時要求國內(nèi)企業(yè)在光器件性能上達到國際領(lǐng)先的水準,。

三,、扶持幾大有影響力的核“芯”企業(yè)

在芯片的國產(chǎn)化道路上,注定有企業(yè)成為先鋒,,而國內(nèi)的華為、大唐,、光迅,、中天等企業(yè)發(fā)展迅速,且具有自己的核心技術(shù)和優(yōu)勢,。如光迅科技的25G EML芯片預(yù)計明年開始批量供貨,,未來光迅科技的目標是在高端芯片領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)進口替代,。

我國的光芯片研發(fā)能力提升,助力5G和云計算

由于我國光芯片產(chǎn)業(yè)起步較晚,,落后于國外很多,,如今整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展相對滯后。但隨著國家重視,,近年來也取得了很多成績,。近日,中國的光子技術(shù)迎來利好消息,,我們的科研人員與國際研究人員一起利用硅光子集成技術(shù)開發(fā)出了一款通用光量子計算芯片,。據(jù)悉,這款芯片能夠執(zhí)行不同的量子信息處理任務(wù),,這是推動光量子計算機大規(guī)模實用化的關(guān)鍵一步,。光芯的自給率在穩(wěn)步提升,國內(nèi)的光器件企業(yè)市場份額增加,。

光子芯片技術(shù)為何如此重要,?這是因為它是我們實現(xiàn)云計算和通訊的關(guān)鍵技術(shù),也是中國建設(shè)成為通訊大國的必經(jīng)之路,。


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