中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
人民網(wǎng)武漢10月4日電 昨日，記者從湖北九峰山實(shí)驗室獲悉，該實(shí)驗室在硅光子集成領(lǐng)域取得里程碑式突破性進(jìn)展。今年9月，實(shí)驗室成功點(diǎn)亮集成到硅基芯片內部的激光光源，這也是該項技術(shù)在國內的首次成功實(shí)現，突破了芯片間大數據傳輸的物理瓶頸。
此項成果采用九峰山實(shí)驗室自研異質(zhì)集成技術(shù)，經(jīng)過(guò)復雜工藝過(guò)程，在8寸SOI晶圓內部完成了磷化銦激光器的工藝集成。該技術(shù)被業(yè)內稱(chēng)為“芯片出光”，它使用傳輸性能更好的光信號替代電信號進(jìn)行傳輸，是顛覆芯片間信號數據傳輸的重要手段，核心目的是解決當前芯間電信號已接近物理極限的問(wèn)題。對數據中心、算力中心、CPU/GPU芯片、AI芯片等領(lǐng)域將起到革新性推動(dòng)作用。
基于硅基光電子集成的片上光互連，被認為是在后摩爾時(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)界目前對硅光全集成平臺的開(kāi)發(fā)最難的挑戰在于對硅光芯片的“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)是我國光電子領(lǐng)域在國際上僅剩不多的空白環(huán)節。
“隨著(zhù)人工智能大模型的開(kāi)發(fā)和應用、自動(dòng)駕駛、遠程醫療、低延時(shí)遠程通訊等領(lǐng)域對算力的需求在不斷增加。由于在單個(gè)芯片上增加晶體管密度這條路徑越來(lái)越難，于是業(yè)界開(kāi)辟出新思路，將多個(gè)芯粒封裝在同一塊基板上，以提升晶體管數量?！本欧迳綄?shí)驗室相關(guān)負責人表示，在單個(gè)封裝單元中芯粒越多，它們之間的互連就越多，數據傳輸距離也就越長(cháng)，傳統的電互連技術(shù)迫切需要演進(jìn)升級。與電信號相比，光傳輸的速度更快、損耗更小、延遲更少，芯片間光互聯(lián)技術(shù)被認為是推動(dòng)下一代信息技術(shù)革命的關(guān)鍵技術(shù)。
此次，該實(shí)驗室硅光工藝團隊與合作伙伴協(xié)同攻關(guān)，經(jīng)過(guò)近十年的追趕攻關(guān)，終成功點(diǎn)亮片內激光，實(shí)現“芯片出光”。
相較于傳統的分立封裝外置光源和FC微組裝光源，該實(shí)驗室片上光源技術(shù)能有效解決傳統硅光芯片耦合效率不夠高、對準調節時(shí)間長(cháng)、對準精度不夠好的工藝問(wèn)題，突破了制作成本高、尺寸大、難以大規模集成等量產(chǎn)瓶頸。
而通過(guò)光電異質(zhì)集成技術(shù)可實(shí)現芯片間、芯片內的光互連，將CMOS技術(shù)所具備的超大規模邏輯、超高精度制造的特性與光子技術(shù)超高速率、超低功耗的優(yōu)勢融合起來(lái)，把原本分離器件眾多的光、電元件縮小集成到一個(gè)獨立微芯片中，實(shí)現高集成度、低成本、高速光傳輸。光電異質(zhì)集成技術(shù)可有效解決微電子芯片目前的技術(shù)瓶頸問(wèn)題，也是目前信息產(chǎn)業(yè)實(shí)現超越摩爾技術(shù)路線(xiàn)的重要技術(shù)方向。
