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　　什么是硅光和硅光芯片

　　硅光是以光子和電子為信息載體的硅基光電子大規(guī)模集成技術(shù)，能夠大大提高集成芯片的性能，是大數(shù)據(jù)、人工智能、未來(lái)移動(dòng)通信等新興產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)性支撐技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于大數(shù)據(jù)中心、5G、物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)。硅光芯片是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝將硅光材料和器件集成在一起的集成光路，主要由調(diào)制器、探測(cè)器、無(wú)源波導(dǎo)器件等組成，它可以將多種光器件集成在同一硅基襯底上。

　　簡(jiǎn)單的說(shuō)這種采用微電子和光電子取長(zhǎng)補(bǔ)短相融合的硅基光電子技術(shù)，能在原來(lái)的硅芯片上，讓微電子與光電子同時(shí)工作，彼此優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使其性能得到大幅提升。打個(gè)比方如果將融合了光電子和微電子的硅光芯片看成是一個(gè)聯(lián)合進(jìn)行信息作戰(zhàn)的“兵團(tuán)”，那么，在它納米量級(jí)的“戰(zhàn)場(chǎng)空間”上，光子、電子以及光電子器件等“士兵”進(jìn)行協(xié)同作戰(zhàn)，在高速、驅(qū)動(dòng)放大、讀出等“友軍”的積極配合下，高精尖的光電耦合封裝技術(shù)就會(huì)讓其形成功能模塊集成。

　　硅光芯片的優(yōu)勢(shì)

　　● 集成強(qiáng)，整合易。硅基光電子技術(shù)利用大規(guī)模半導(dǎo)體制造工藝這一平臺(tái)，可在絕緣體薄膜硅片上，集成信息吞吐所需的各種光子、電子、光電子器件，包括光源、光波導(dǎo)、調(diào)制器、探測(cè)器和晶體管集成電路等，從而在一個(gè)小小的芯片上實(shí)現(xiàn)光電子技術(shù)和微電子技術(shù)的高效整合。在量子通信、數(shù)據(jù)中心、智能駕駛、消費(fèi)電子等對(duì)尺寸更加敏感的領(lǐng)域，有很大的應(yīng)用空間，將會(huì)顛覆性改變?nèi)藗兾磥?lái)生活方式。

　　●帶寬大，速度快。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)中心內(nèi)的流量爆炸式增長(zhǎng)，傳統(tǒng)銅電路傳輸顯得捉襟見(jiàn)肘。硅基光電子技術(shù)用光通路取代芯片間的數(shù)據(jù)電路，光模塊的大帶寬，不僅可降低能耗和發(fā)熱，還能實(shí)現(xiàn)大容量光互連，有效解決網(wǎng)絡(luò)擁堵和延遲等問(wèn)題。同時(shí)，用激光束代替電子信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速率傳輸。用戶與數(shù)據(jù)中心之間、芯片與芯片之間、計(jì)算機(jī)設(shè)備之間以及長(zhǎng)距離通信系統(tǒng)的信息發(fā)送和接收，都將因此變得快速、穩(wěn)定。

　　●能耗少，成本低。得益于硅基材料高折射率、高光學(xué)限制能力的天然優(yōu)勢(shì)，可將光波導(dǎo)寬度和彎曲半徑分別縮減至約0.4微米和2微米，使其集成密度相對(duì)更高。密度增高帶來(lái)的是芯片尺寸的縮減，這勢(shì)必會(huì)帶來(lái)低成本、低功耗、小型化等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

　　我國(guó)硅光產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

　　由于我國(guó)進(jìn)入硅光領(lǐng)域較晚，目前主要通過(guò)并購(gòu)或者與外企合作的模式切入，正處于追趕者的地位。我國(guó)目前在硅光領(lǐng)域開(kāi)展布局的企業(yè)主要有華為、光迅科技、亨通光電、博創(chuàng)科技等。一直以來(lái)，我國(guó)硅光發(fā)展與發(fā)達(dá)國(guó)家仍存在差距。在設(shè)計(jì)、制備、封裝、測(cè)試等方面，存在架構(gòu)不夠完善、硅光芯片大部分需要國(guó)外代工、硅光器件之間的耦合以及大密度集成等等問(wèn)題。

　　但是國(guó)家層面，支持硅光技術(shù)的利好政策紛至沓來(lái)，各地政府也紛紛入局。上海市明確提出發(fā)展光子芯片與器件，重點(diǎn)突破硅光子、光通訊器件、光子芯片等新一代光子器件的研發(fā)與應(yīng)用，對(duì)光子器件模塊化技術(shù)、基于CMOS的硅光子工藝、芯片集成化技術(shù)、光電集成模塊封裝技術(shù)等方面的研究開(kāi)展重點(diǎn)攻關(guān)。湖北省、重慶市、蘇州市等政府都把硅光芯片作為“十四五”期間的重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè)。

　　結(jié)語(yǔ)

　　硅光芯片作為新型科技，方興未艾。其發(fā)展很有可能徹底撼動(dòng)芯片界。我國(guó)對(duì)于硅光芯片的研究也在不斷取得進(jìn)步。讓我們拭目以待，來(lái)看看這小小芯片中所蘊(yùn)涵的巨大能量。