光子技術(shù)的案例
硅光子技術(shù)原理介紹
硅光子技術(shù)原理介紹
硅光子技術(shù)即在硅晶圓上實(shí)現(xiàn)光傳輸，用激光束代替電子信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)，是一種基于硅光子學(xué)的低成本、高速率的光通信技術(shù)。硅光子技術(shù)的實(shí)用化和研發(fā)的推進(jìn)改速度都超過了預(yù)期，其中，進(jìn)展尤為快速的當(dāng)屬日本。
光子學(xué)使用的材料是玻璃，光器件是基于玻璃上制作的，這與硅有所不同。由于光的波長對(duì)硅而言是透明的，如果信息完全基于硅的基礎(chǔ)上的話，就不能做光接收器，這是硅材料的本質(zhì)不足，尤其是光源方面，所以硅材料不適合做激光器。但是硅光子技術(shù)的應(yīng)用范圍可以從電路板間的數(shù)據(jù)傳輸擴(kuò)大到芯片內(nèi)的傳輸，并且未來硅光子技術(shù)的應(yīng)用范圍有望擴(kuò)大到芯片間和芯片內(nèi)的傳輸，預(yù)計(jì)這方面的應(yīng)用將在2020年左右實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。
有專家表示，硅光子技術(shù)是一個(gè)原理性的技術(shù)，人們可以透過這個(gè)窗口看到以前沒有看到過的東西。如果作為獨(dú)立元件的話，它的優(yōu)勢在于獨(dú)立波長，這不像其他傳統(tǒng)的激光器，傳統(tǒng)的激光器會(huì)產(chǎn)生紅光、綠光，而基于硅光子的獨(dú)立元件能產(chǎn)生傳統(tǒng)激光器產(chǎn)生不了的光。
來源：中國電力電子產(chǎn)業(yè)網(wǎng)
展開 5/11東莞 |首屆泛半導(dǎo)體制程應(yīng)用光子技術(shù)行業(yè)論壇將于第五屆光子技術(shù)應(yīng)用行業(yè)論壇同期舉辦
隨著半導(dǎo)體工藝的進(jìn)步和制造精度的提高，激光技術(shù)在泛半導(dǎo)體制程領(lǐng)域的應(yīng)用也將更加廣泛，有望為半導(dǎo)體制造業(yè)帶來更高的生產(chǎn)效率和更優(yōu)秀的產(chǎn)品質(zhì)量。
近年來，國際形勢錯(cuò)綜復(fù)雜，各國將半導(dǎo)體制造作為支持重點(diǎn)，國內(nèi)也逐漸形成了產(chǎn)業(yè)鏈上下游的國產(chǎn)化趨勢。我國不斷推進(jìn)高端裝備研發(fā)與制造，激光設(shè)備的市場需求也隨之不斷增加。根據(jù)CINNO Research數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì) 2024 年，中國激光設(shè)備市場規(guī)模將超過600億元，2021~2024年復(fù)合增長率達(dá)7%，中國激光設(shè)備行業(yè)發(fā)展前景廣闊。
在此背景下，炬光科技第五屆【光子技術(shù)應(yīng)用行業(yè)論壇】將于2023年5月11日在炬光科技（東莞）基地隆重舉辦。炬光科技為全球高功率半導(dǎo)體激光器及應(yīng)用領(lǐng)域具有影響力的公司和品牌，被中國光學(xué)學(xué)會(huì)激光加工專業(yè)委員會(huì)授予“高功率半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)先驅(qū)”稱號(hào)。本屆論壇以【創(chuàng)新·合作】為主題，聚焦光子應(yīng)用前沿技術(shù)，共話光子應(yīng)用未來。自2015年創(chuàng)辦以來，論壇已成為國內(nèi)光子行業(yè)重要的國際化學(xué)術(shù)交流平臺(tái)，受到了與會(huì)嘉賓的高度認(rèn)可。
為深入探討激光光學(xué)技術(shù)在泛半導(dǎo)體生產(chǎn)制造領(lǐng)域的應(yīng)用，今年，炬光科技將聯(lián)手業(yè)界知名咨詢公司CINNO Research在第五屆【光子技術(shù)應(yīng)用行業(yè)論壇】同期舉辦首屆【泛半導(dǎo)體制程應(yīng)用光子技術(shù)行業(yè)論壇】，將邀請(qǐng)到多名國內(nèi)及海外業(yè)界知名專家共聚一堂，打造國際化、權(quán)威性的產(chǎn)業(yè)盛事。專家們將從市場、技術(shù)、應(yīng)用等方面分享多場主題報(bào)告，內(nèi)容覆蓋半導(dǎo)體先進(jìn)封裝技術(shù)、Micro LED巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)、半導(dǎo)體制程與晶圓檢測、新能源汽車的激光應(yīng)用等前沿技術(shù)應(yīng)用。
我們誠摯歡迎來自泛半導(dǎo)體制程領(lǐng)域的專家、學(xué)者、企業(yè)家蒞臨，一起謀產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)、促行業(yè)發(fā)展，共同探討光子技術(shù)在泛半導(dǎo)體制程領(lǐng)域的應(yīng)用大局。
展開 首屆泛半導(dǎo)體制程應(yīng)用光子技術(shù)行業(yè)論壇圓滿落幕
炬光科技第五屆【光子技術(shù)應(yīng)用行業(yè)論壇】于2023年5月11日在炬光科技（東莞）基地隆重舉辦。活動(dòng)主辦單位為東莞市工業(yè)和信息化局、東莞市科學(xué)技術(shù)局、東莞市東城街道辦事處，承辦單位為西安炬光科技股份有限公司。本屆論壇以【創(chuàng)新·合作】為主題，聚焦光子應(yīng)用前沿技術(shù)，共話光子應(yīng)用未來。
與第五屆【光子技術(shù)應(yīng)用行業(yè)論壇】同期舉辦的首屆【泛半導(dǎo)體制程應(yīng)用光子技術(shù)行業(yè)論壇】也已成功閉幕，該論壇由炬光科技聯(lián)手業(yè)界知名咨詢公司CINNO Research打造，深入探討激光與光學(xué)技術(shù)在泛半導(dǎo)體生產(chǎn)制造領(lǐng)域的應(yīng)用，受到了國內(nèi)光子行業(yè)與會(huì)嘉賓的廣泛認(rèn)可。
泛半導(dǎo)體制程應(yīng)用光子技術(shù)行業(yè)論壇開幕致辭
炬光科技泛半導(dǎo)體制程事業(yè)部總經(jīng)理戴曄為本次論壇開幕作致辭演講。戴曄表示，本次論壇旨在探索光子技術(shù)在半導(dǎo)體制程中的應(yīng)用，這是一個(gè)極具前瞻性的議題，也是業(yè)界共同關(guān)注和探討的重要話題。
隨著半導(dǎo)體工藝的進(jìn)步和制造精度的提高，激光技術(shù)在泛半導(dǎo)體制程領(lǐng)域的應(yīng)用也將更加廣泛。隨著國際形勢的不確定，各國為了維護(hù)自身半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的穩(wěn)定，均將半導(dǎo)體制造作為支持重點(diǎn)，我國也在打造國產(chǎn)化趨勢的產(chǎn)業(yè)鏈。
展開 硅光子技術(shù)應(yīng)用的分析
硅光子技術(shù)應(yīng)用的分析
調(diào)查公司Global Information發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2011年有源光纜(AOC)的全球銷量為30.5萬根，銷售額為7000萬美元。并且還預(yù)測，2016年的銷量將達(dá)到78.6萬根，銷售額將擴(kuò)大到1.75億美元。之所所硅光子在AOC光收發(fā)器領(lǐng)域取得很好的成績，是因?yàn)榭梢酝ㄟ^量產(chǎn)大幅降低成本，而此前的AOC采用的是基于化合物半導(dǎo)體的分立元件，價(jià)格相對(duì)比較高。
傳統(tǒng)光通信模塊是將三五族半導(dǎo)體芯片、高速電路硅芯片、無源光器件及光纖封裝而成，其中的成本主要來自三五族半導(dǎo)體芯片及系統(tǒng)封裝。雖然其傳輸速度可達(dá)40Gbit/s以上，但是比起使用電纜傳輸而言，價(jià)格卻昂貴得多，因此近年來，高速硅光電組件變成一項(xiàng)相當(dāng)炙手可熱的題材，主要研究目的就是希望借由芯片量產(chǎn)技術(shù)降低芯片生產(chǎn)成本、提升良率，另一方面，可以縮小硅光電、光學(xué)組件的尺寸，進(jìn)一步和后端電路整合在一起，以降低封裝成本。
總體而言，采用硅光子技術(shù)的最大特點(diǎn)就是成本低、速度快。當(dāng)然，硅光子若進(jìn)一步發(fā)展還存在兩大難題。一是，使光元件和光收發(fā)器大幅實(shí)現(xiàn)小型化和低耗電量化的方法。另一個(gè)是，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)大容量化的王牌——密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)的利用。
如今的光子晶體未采用硅基，因?yàn)楹茈y采用硅基以高效率制作有源器件。不過，結(jié)合發(fā)光的鍺和硅等技術(shù)的話，就有可能實(shí)現(xiàn)硅基光子晶體。
另一方面，高速硅光子光傳輸可能需要DWDM。該技術(shù)早在15年前就已普遍用于長距離通信用設(shè)備等，但用于硅光子則非常難。其中一個(gè)原因是，各個(gè)光元件發(fā)出的光的波長以及通過波導(dǎo)的光的波長因溫度變化存在巨大偏差。將長距離通信設(shè)備使用的溫度控制功能用于硅光子技術(shù)的成本過高，不現(xiàn)實(shí)。
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通信與傳感器建模 | Lumerical：集成化光子技術(shù)
Lumerical的用戶界面（UI）提供了集成化設(shè)計(jì)環(huán)境（IDE），可將包括光、放射、電氣、熱、以及電磁仿真在內(nèi)的多種模型進(jìn)行直觀地耦合，這一多物理場理念能夠很好地滿足相關(guān)人員為5G、自動(dòng)駕駛汽車及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)光子集成技術(shù)的需求。
對(duì)自動(dòng)駕駛汽車激光雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行仿真
展示了對(duì)特定物體準(zhǔn)確（紅）和不準(zhǔn)確（藍(lán)）探測的情況
例如，自動(dòng)駕駛汽車需要在其環(huán)境探測系統(tǒng)中使用低成本激光雷達(dá)系統(tǒng)傳感器。工程師使用光子集成仿真，就能夠?qū)す獍l(fā)射器，以及用于波束成型及控制的納米級(jí)集成相位陣列（或液晶）性能進(jìn)行評(píng)估。隨后采用宏觀光學(xué)仿真技術(shù)（例如Ansys SPEOS）,對(duì)激光束傳播及其與環(huán)境的相互作用建模。然后工程師可使用Lumerical技術(shù)，基于宏觀光學(xué)仿真結(jié)果計(jì)算出激光信號(hào)，并對(duì)集成化傳感器如何接收激光信號(hào)進(jìn)行建模。
目前Ansys用戶在仿真激光雷達(dá)系統(tǒng)時(shí)，需要依靠測量結(jié)果或從廠商獲得集成化光子信息。工程師在集成這些仿真技術(shù)后，就能夠創(chuàng)建高保真度仿真，幫助他們對(duì)光源和探測器設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。
為幫助工程師對(duì)電子系統(tǒng)及其與光子電路的交互進(jìn)行仿真，Lumerical已與多家foundry結(jié)成合作伙伴，致力于為客戶提供高質(zhì)量光子流程設(shè)計(jì)套件（PDK）。因此，工程師采用Ansys平臺(tái)對(duì)自身產(chǎn)品組合集成后，即可仿真并分析定義完整的光電通信或傳感系統(tǒng)的特征。
關(guān)于Lumerical
Lumerical專注光子仿真和建模領(lǐng)域，其光子仿真產(chǎn)品是設(shè)計(jì)人員了解光并預(yù)測光在復(fù)雜結(jié)構(gòu)，電路和系統(tǒng)中行為的工具。總部位于加拿大溫哥華，自2003年成立以來，已發(fā)展為光子學(xué)界引用最廣泛的工具之一。
展開 光學(xué)及硅光子仿真推動(dòng)汽車行業(yè)的技術(shù)發(fā)展
本次會(huì)議重點(diǎn)介紹了超大規(guī)模云提供商（如谷歌、微軟和Meta）所需的光學(xué)技術(shù)，旨在支持?jǐn)?shù)據(jù)中心不斷增長的帶寬和性能需求。
現(xiàn)場聆聽行業(yè)專家討論CPO與可插拔光學(xué)的優(yōu)勢是非常有趣的。CPO在最大限度降低功耗（新一代數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵需求）方面具有強(qiáng)大的優(yōu)勢，而可插拔光學(xué)是一種久經(jīng)驗(yàn)證的技術(shù)，并且仍有進(jìn)步空間。實(shí)際上，在為數(shù)不多的一些情況下，許多公司在開發(fā)可插拔光學(xué)解決方案時(shí)采用的技術(shù)與其CPO解決方案相同。
會(huì)議期間分享了一個(gè)有趣的假設(shè)，至少在近期CPO可能會(huì)在新興技術(shù)領(lǐng)域找到更多機(jī)會(huì)，而非數(shù)據(jù)中心。這是因?yàn)镃PO在其他應(yīng)用實(shí)現(xiàn)商業(yè)化之前，超大規(guī)模云提供商可能不愿投資于共封裝光學(xué)所需的研發(fā)，而適合CPO的應(yīng)用之一是汽車激光雷達(dá)。
許多人認(rèn)為，激光雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車從當(dāng)前的自動(dòng)化水平（L2級(jí)以上，高級(jí)部分自動(dòng)化）發(fā)展到預(yù)期的L4級(jí)（高度自動(dòng)化）和L5級(jí)（完全自動(dòng)化）至關(guān)重要。雖然激光雷達(dá)的能力已在市場上被成功證明，但在縮小激光雷達(dá)系統(tǒng)的尺寸，降低成本的同時(shí)提高性能、可靠性與安全性方面仍存在挑戰(zhàn)。業(yè)內(nèi)已經(jīng)采用固態(tài)技術(shù)作為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的第一步，但越來越多的長期解決方案傾向于使用硅光子技術(shù)和共封裝光學(xué)。其中一個(gè)例子是英特爾旗下自動(dòng)駕駛子公司Mobileye，該公司將使用光子集成電路（PIC, photonic integrated circuits）為新一代激光雷達(dá)傳感器提供動(dòng)力，并預(yù)計(jì)在2025年之前將這些傳感器部署完成。其他激光雷達(dá)公司如果還沒有采取這樣的措施，預(yù)計(jì)也很快就會(huì)開始行動(dòng)。
行業(yè)逐漸意識(shí)到，對(duì)激光雷達(dá)的定位即將從“前景和可能性”轉(zhuǎn)向“全面生產(chǎn)和部署”，但仍然存在一些技術(shù)挑戰(zhàn)需要克服，仿真是了解這些挑戰(zhàn)并尋找其解決方案的關(guān)鍵。
展開 硅光子學(xué)的“最后一米”難題
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如果你認(rèn)為當(dāng)今時(shí)代正處于技術(shù)革命的風(fēng)口浪尖，那么請(qǐng)回想一下20世紀(jì)80年代中期，那時(shí)硅片使用的是微米級(jí)晶體管，光纖系統(tǒng)在世界各地以每秒鐘數(shù)萬億比特的速度傳送數(shù)據(jù)。
綜合硅數(shù)字邏輯、光電子學(xué)以及光纖通信技術(shù)的潛力，一切似乎皆有可能。
按照當(dāng)時(shí)工程師們的設(shè)想，這些技術(shù)將持續(xù)發(fā)展和融合，直到光子技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合，并最終取代電子技術(shù)。光子技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)跨國數(shù)據(jù)傳輸，還可以在數(shù)據(jù)中心之間甚至是計(jì)算機(jī)之間傳輸數(shù)據(jù)。工程師們認(rèn)為，通過光纖可以在芯片間傳輸數(shù)據(jù)，甚至設(shè)想出了光子芯片：很多人都期待將來有一天極速邏輯芯片可以利用光子而非電子。
但是，這樣的設(shè)想并未實(shí)現(xiàn)。企業(yè)和政府曾投入億萬美元用于研究新型光器件和系統(tǒng)，利用光纖將數(shù)據(jù)中心內(nèi)部計(jì)算機(jī)服務(wù)器的機(jī)架連接起來。誠然，很多現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的機(jī)架都利用這些光設(shè)備進(jìn)行連接。然而光子技術(shù)也就到此為止了。在機(jī)架內(nèi)部，單個(gè)服務(wù)器板仍然使用廉價(jià)的銅纜和高速電子器件相互連接。當(dāng)然，在電路板上，連接處理器的都是金屬導(dǎo)線。
將光子技術(shù)推向服務(wù)器本身、用光纖直接連接處理器的嘗試，因經(jīng)濟(jì)原因觸礁而失敗了。根據(jù)市場調(diào)研公司光計(jì)數(shù)公司（Light Counting）的調(diào)查，以太網(wǎng)光收發(fā)設(shè)備市場規(guī)模已達(dá)到年均40億美元，到2020年這個(gè)市場將擴(kuò)大到近45億美元和5000萬套器件，這不可否認(rèn)。但是時(shí)至今日，光子技術(shù)仍未解決數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)機(jī)架與處理器芯片間最后幾米的問題。
不過，光子技術(shù)的巨大潛力意味著仍有希望。雖然技術(shù)挑戰(zhàn)仍十分巨大，但數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)的新思路為大數(shù)據(jù)時(shí)代的光子技術(shù)革命提供了一條看似可行的道路。
展開 適合中國的新賽道——硅光子！
就以在全球進(jìn)行并購的華為為例，其并購標(biāo)的包含了英國集成光子研究中心CIP Technologies、比利時(shí)硅光技術(shù)開發(fā)商Caliopa。中國政府甚至在武漢設(shè)立了東湖高新區(qū)光電園，全力打造硅光子相關(guān)技術(shù)。
對(duì)于擁有半導(dǎo)體制造完整產(chǎn)業(yè)鏈與先進(jìn)制程優(yōu)勢的臺(tái)灣地區(qū)而言，雖然前十年投入硅光子技術(shù)研發(fā)的廠商有限，但近年來半導(dǎo)體制造供應(yīng)鏈正低調(diào)地卯足全力投入這項(xiàng)技術(shù)研發(fā)，希望能在硅光子技術(shù)上再度復(fù)制半導(dǎo)體成功模式。正如日月光研發(fā)副總洪志斌所言，硅光子無疑將是“一大技術(shù)杠桿、同時(shí)也是新興應(yīng)用的新支點(diǎn)，能夠觸動(dòng)出新型態(tài)與新世代的數(shù)據(jù)中心，并且?guī)?dòng)各種新興數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用”的重量級(jí)技術(shù)。
專心 專業(yè) 專注
展開 寫在硅光技術(shù)爆發(fā)前夜
隨著摩爾定律逐漸變緩，硅光技術(shù)是延續(xù)摩爾定律的發(fā)展方向之一。
當(dāng)格芯推出硅光代工平臺(tái)，誓要成為領(lǐng)先硅光子代工廠；長電科技預(yù)測硅光封裝成為未來趨勢之時(shí)，這項(xiàng)早在上世紀(jì)提出的技術(shù)，正悄悄改變著半導(dǎo)體行業(yè)。
云時(shí)代帶來的海量數(shù)據(jù)、逼近極限需要解決的節(jié)點(diǎn)間隙，這些可以通過光子解決的問題，正一步一步推動(dòng)著硅光子前行。
硅光技術(shù)正在爆發(fā)前夜。
硅光子已成為未來趨勢
早在上個(gè)世紀(jì)90年代，IT從業(yè)者就開始為傳統(tǒng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)尋找繼任者，光子技術(shù)一度被認(rèn)為是最有希望的技術(shù)。
硅光是以硅光子學(xué)為基礎(chǔ)的低成本、高速的光通信技術(shù)，利用基于硅材料的CMOS微電子工藝實(shí)現(xiàn)光子器件的集成制備，融合了CMOS技術(shù)的超大規(guī)模邏輯、超高精度制造的特性以及光子技術(shù)超高速率、超低功耗的優(yōu)勢，把原本分離器件眾多的光、電元件縮小集成到一個(gè)獨(dú)立微芯片中，實(shí)現(xiàn)高集成度、低成本、高速光傳輸。
硅光技術(shù)的發(fā)展可以分為三個(gè)階段。第一，硅基器件逐步取代分立元器件，即用硅把光通信底層器件做出來，達(dá)到工藝的標(biāo)準(zhǔn)化；第二，集成技術(shù)從耦合集成向單片集成演進(jìn)，實(shí)現(xiàn)部分集成，再把這些器件像樂高積木一樣，通過不同器件的組合，集成不同的芯片；第三，光電一體技術(shù)融合，實(shí)現(xiàn)光電全集成化。把光和電都集成起來，實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜的功能。
目前硅光技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了第二個(gè)階段。
在制造工藝上，光子芯片和電子芯片雖然在流程和復(fù)雜程度上相似，但光子芯片對(duì)結(jié)構(gòu)的要求不像電子芯片那樣嚴(yán)苛，一般是百納米級(jí)。這大大降低了對(duì)先進(jìn)工藝的依賴，在一定程度上緩解了當(dāng)前芯片發(fā)展的瓶頸問題。
展開 芯片熱潮之下的前瞻思考
Lightelligence公司計(jì)劃于2019年第一季度推出光子計(jì)算芯片產(chǎn)品。 Lightmatter公司也正在用光子技術(shù)來増強(qiáng)電子計(jì)算機(jī)的性能,從根本上推出足夠強(qiáng)大的全新計(jì)算芯片,以促進(jìn)下一代人工智能的發(fā)展。
我國在該領(lǐng)域的研究和產(chǎn)業(yè)化基本還是空白,理應(yīng)積極布局,統(tǒng)籌規(guī)劃,否則在未來的光子信息時(shí)代,我們將又一次飽嘗“缺芯缺腦”之痛。
(3) 加強(qiáng)光子集成相關(guān)的基礎(chǔ)研究和人才培養(yǎng)
正如前面所述,我國光子集成技術(shù)發(fā)展面臨學(xué)科和研究碎片化、人才匱乏、缺乏系統(tǒng)架構(gòu)研究與設(shè)計(jì)等問題。我國有關(guān)光子學(xué)的研究機(jī)構(gòu)眾多,專業(yè)繁雜,有武漢光電國家實(shí)驗(yàn)室、集成光電子學(xué)國家重點(diǎn)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、北京郵電大學(xué)信息光子學(xué)與光通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、上海交通大學(xué)光子集成與量子信息實(shí)驗(yàn)室、南京大學(xué)微波光子技術(shù)研究中心、東南大學(xué)先進(jìn)光子學(xué)中心、南京航空航天大學(xué)微波光子學(xué)實(shí)驗(yàn)室、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)量子材料與光子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、浙江大學(xué)光子材料與器件實(shí)驗(yàn)室、廈門大學(xué)半導(dǎo)體光子學(xué)研究中心、中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所信息功能材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中山大學(xué)光電材料與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以及各學(xué)校的光電科學(xué)與工程學(xué)系。因此,建議對(duì)標(biāo)“微電子學(xué)”建立“微光子學(xué)”二級(jí)學(xué)科,規(guī)范和加強(qiáng)光子集成技術(shù)的人才培養(yǎng)。同時(shí)引導(dǎo)各研究機(jī)構(gòu)分工協(xié)作,在自己的優(yōu)勢領(lǐng)域重點(diǎn)攻關(guān),從而最終形成整體突破。
(4) 優(yōu)化光子集成產(chǎn)業(yè)生態(tài),構(gòu)建長效戰(zhàn)略合作機(jī)制
加強(qiáng)光子集成技術(shù)制造裝備研發(fā),建立光子集成芯片開放性的工藝加工平臺(tái),為高端光子集成芯片研發(fā)和生產(chǎn)提供技術(shù)支撐和服務(wù)。建立光子集成設(shè)計(jì)和制備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化體系,增強(qiáng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的國際話語權(quán)。
展開 光電子技術(shù)的發(fā)展及態(tài)勢分析
光電子技術(shù)科學(xué)是光電信息產(chǎn)業(yè)的支柱與基礎(chǔ)，涉及光電子學(xué)、光學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等前沿學(xué)科理論，是多學(xué)科相互滲透、相互交叉而形成的高新技術(shù)學(xué)科。
光子學(xué)也可稱光電子學(xué)，它是研究以光子作為信息載體和能量載體的科學(xué)，主要研究光子是如何產(chǎn)生及其運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)化的規(guī)律。所謂光子技術(shù)，主要是研究光子的產(chǎn)生、傳輸、控制和探測的科學(xué)技術(shù)。現(xiàn)在光子學(xué)和光子技術(shù)在信息、能源、材料、航空航天、生命科學(xué)和環(huán)境科學(xué)技術(shù)中的廣泛應(yīng)用，必將促進(jìn)光子產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展。光電子學(xué)是指光波波段，即紅外線、可見光、紫外線和軟X射線（頻率范圍3×1011Hz~3×1016Hz或波長范圍1mm~10nm）波段的電子學(xué)。光電子技術(shù)在經(jīng)過80年代與其相關(guān)技術(shù)相互交叉滲透之后，90年代，其技術(shù)和應(yīng)用取得了飛速發(fā)展，在社會(huì)信息化中起著越來越重要的作用。光電子技術(shù)研究熱點(diǎn)是在光通信領(lǐng)域，這對(duì)全球的信息高速公路的建設(shè)以及國家經(jīng)濟(jì)和科技持續(xù)發(fā)展起著舉足輕重的推動(dòng)作用。國內(nèi)外正掀起一股光子學(xué)和光子產(chǎn)業(yè)的熱潮。光電子技術(shù)是光學(xué)技術(shù)和電子學(xué)技術(shù)的融合，靠光子和電子的共同行為來執(zhí)行其功能，是世紀(jì)之交繼微電子技術(shù)之后迅速興起的一個(gè)高科技領(lǐng)域，在當(dāng)今信息時(shí)代愈發(fā)占有重要的關(guān)鍵地位。它圍繞著光信號(hào)的產(chǎn)生、傳輸、處理和接收，涵蓋了新材料（新型發(fā)光感光材料，非線性光學(xué)材料，襯底材料、傳輸材料和人工材料的微結(jié)構(gòu)等）、微加工和微機(jī)電、器件和系統(tǒng)集成等一系列從基礎(chǔ)到應(yīng)用的各個(gè)領(lǐng)域。光電子技術(shù)科學(xué)是光電信息產(chǎn)業(yè)的支柱與基礎(chǔ)，涉及光電子學(xué)、光學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等前沿學(xué)科理論，是多學(xué)科相互滲透、相互交叉而形成的高新技術(shù)學(xué)科。光電子技術(shù)是繼微電子技術(shù)之后近30年來迅猛發(fā)展的綜合性高新技術(shù)。1962年半導(dǎo)體激光器的誕生是近代科學(xué)技術(shù)史上一個(gè)重大事件。
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擊敗Intel和博通，思科正式收購Luxtera
Luxtera的CMOS光子技術(shù)平臺(tái)將迎接這些挑戰(zhàn)。
Luxtera的CMOS光子技術(shù)能夠用CMOS工藝產(chǎn)品構(gòu)建復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，相同的CMOS工藝目前常用于制作超大規(guī)模集成電路（VLSI）。結(jié)合用于大范圍分立計(jì)算機(jī)傳遞的高速數(shù)字電路、通信和傳感產(chǎn)品，Luxtera公司設(shè)計(jì)、制作并測試了一套完整的光子元件。
Luxtera表示，他們和臺(tái)積電合作開發(fā)的技術(shù)可以相比其他硅光方案提供翻倍的性能和四倍的傳輸能力，支持光互聯(lián)能力與CMOS電芯片的全面集成，并可以進(jìn)一步降低功耗和成本。Luxtera計(jì)劃將這一新技術(shù)首先利用臺(tái)積電的7nm CMOS工藝從2018年開始用在100GBase-DR和400GBase-DR4模塊中。
來源：新浪科技
展開 維也納理工大學(xué)用雙光子聚合3D打印技術(shù)制造器官芯片中的人工胎盤
研究論文“Fabrication of placental barrier structures within a microfluidic device utilizing two-photon polymerization/利用雙光子聚合在微流體裝置內(nèi)制造胎盤屏障結(jié)構(gòu)”，發(fā)表在International Journal of Bioprinting, 4,2 (2018)。
3D科學(xué)谷Review
近年來，微流控芯片技術(shù)在生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)診斷、分析化學(xué)等領(lǐng)域得到了快速發(fā)展。目前，3D打印技術(shù)在微流控芯片制造中的應(yīng)用雖處于早期階段，但在這一領(lǐng)域的應(yīng)用也得到了快速發(fā)展。
上圖中列舉了微流控芯片制造中應(yīng)用的主要3D打印技術(shù)。這些3D打印技術(shù)所具有的優(yōu)勢各不相同，因此每種技術(shù)適合制造的微流控芯片種類也有所差異。比如說FDM技術(shù)較適合制造精度要求不高的微流控芯片，而DLP、TPP等這種基于光聚合工藝的3D打印技術(shù)則更適合制造精度要求高的微流控芯片。另外，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，還需要結(jié)合各種技術(shù)的設(shè)備成本、材料成本、打印效率以及后處理的成本與效率等因素，綜合考慮選擇哪種3D打印技術(shù)。
總體來說，傳統(tǒng)的微流控芯片制造技術(shù)屬于勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)，將3D打印技術(shù)用于制造微流控生物芯片可以在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)微型流體通道的快速制造，有利于設(shè)計(jì)的快速迭代，提高了基于微流控研究的跨學(xué)科性，并加速創(chuàng)新。目前，3D打印技術(shù)在微流控芯片制造中的應(yīng)用尚處于早期階段，其應(yīng)用以芯片研發(fā)、設(shè)計(jì)驗(yàn)證為主。
展開 市場 | 一文看懂硅基光電集成技術(shù)
由于受到RC（電阻電容）延遲經(jīng)典物理效應(yīng)的限制，電子技術(shù)難以突破納秒的門檻，制約了超高速信息傳輸?shù)陌l(fā)展，光子成為新的信息傳輸?shù)妮d體，光子和電子的結(jié)合成為業(yè)界研究的重點(diǎn)。
光子集成技術(shù)簡述
光子集成技術(shù)，即光子集成電路技術(shù)（PIC，Photonic Integrated Circuit），與電子集成技術(shù)科類似，只不過集成的是各種不同的光學(xué)器件或光電器件，比如激光器、電光調(diào)制器、光電探測器、光衰減器、光復(fù)用/解復(fù)用器以及光放大器等。
通過將很多的光學(xué)元器件集成在一個(gè)單片之中，大規(guī)模單片PIC使得系統(tǒng)尺寸、功耗以及可靠性都得到大幅度提高，同時(shí)大大降低了系統(tǒng)成本。隨著運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)向100G/400G高速系統(tǒng)的不斷升級(jí)，低成本的集成技術(shù)成為必然選擇。
現(xiàn)有PIC所采用的基底材料主要包括磷化銦（InP）、砷化鎵（GaAs）、鈮酸鋰（LiNbO3）、Si/SiO2，目前已經(jīng)商用的大規(guī)模單片PIC采用的就是磷化銦材料。
InP（磷化銦）VS Si（硅）
目前大規(guī)模光子集成的材料主要是InP，但是其由于價(jià)格昂貴，業(yè)界在探討基于硅的解決方案。
展開 偏振分集光柵耦合器實(shí)現(xiàn)光纖與芯片的高效互聯(lián)
在光通信、數(shù)據(jù)中心和人工智能等領(lǐng)域，硅光子技術(shù)憑借其高集成度、低成本和CMOS工藝兼容性，正成為下一代光互聯(lián)的核心驅(qū)動(dòng)力。然而，光纖與硅光子芯片的高效耦合一直是技術(shù)難點(diǎn)——尤其是如何在實(shí)現(xiàn)高效率的同時(shí)兼容偏振分集。近日，一項(xiàng)發(fā)表在《IEEE PHOTONICS JOURNAL》的研究提出了一種基于多極輻射模式增強(qiáng)的雙層二維光柵耦合器 ，為硅光子器件的規(guī)模化應(yīng)用提供了新思路。本文將從技術(shù)背景、設(shè)計(jì)原理、實(shí)驗(yàn)結(jié)果展開解析。
光纖-芯片耦合的挑戰(zhàn)與機(jī)遇
硅光子技術(shù)的核心優(yōu)勢在于其高折射率對(duì)比度，可實(shí)現(xiàn)超緊湊的光學(xué)器件。然而，光纖（模式直徑約10 μm）與硅波導(dǎo)（亞微米尺寸）之間的模式尺寸差異巨大，導(dǎo)致耦合效率低下。
傳統(tǒng)解決方案的局限：
邊緣耦合器：需高精度切割芯片端面，成本高且難以規(guī)模化；一維光柵耦合器：雖支持晶圓級(jí)測試，但僅對(duì)特定偏振光高效，實(shí)際應(yīng)用中光的偏振態(tài)復(fù)雜多變，導(dǎo)致性能波動(dòng)；二維光柵耦合器：理論上可實(shí)現(xiàn)偏振分集（將任意偏振光分解為兩個(gè)正交模式），但效率受限于工藝—主流 220 nm SOI 平臺(tái)與 193 nm 光刻技術(shù)下，如何平衡結(jié)構(gòu)復(fù)雜度與耦合效率成為關(guān)鍵。
此前研究 雖通過加厚硅層或復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)提升效率，但特征尺寸或工藝兼容性不足。而本篇文章通過雙層級(jí)介質(zhì)結(jié)構(gòu)（70 nm淺刻蝕孔陣列+160 nm多晶硅齒陣列）激發(fā)多極輻射模式，在保證工藝兼容性的同時(shí)顯著提升方向性與耦合效率，為硅光子芯片的商用化鋪平道路。
圖1 完全垂直二維光柵耦合器示意圖
多極輻射模式與雙層級(jí)設(shè)計(jì)
1.多極輻射模式：從電偶極子到磁四極子
光柵耦合器的效率取決于其將光能定向輻射至光纖的能力，即“方向性”。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)主要依賴電偶極子輻射，但方向性有限。
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