10月7日,湖北九峰山實驗室在硅光子集成技術方面取得了重大突破。2024年9月,該實驗室成功地將激光光源集成到硅基芯片內部,這一成就標志著國內在該領域的首次成功實踐。
此次突破得益于九峰山實驗室自主研發的異質集成技術。通過一系列復雜的工藝步驟,實驗室成功地在8寸SOI晶圓上集成了磷化銦激光器。這一技術被稱為“芯片出光”,它通過使用傳輸性能更優的光信號替代電信號,旨在解決當前芯片間電信號傳輸已接近物理極限的問題。
“芯片出光”技術的成功,將對數據中心、算力中心、CPU/GPU芯片以及AI芯片等領域產生深遠影響,有望推動這些領域的革新性發展。在后摩爾時代,基于硅基光電子集成的片上光互連被視為突破集成電路技術發展所面臨的功耗、帶寬和延時等瓶頸的理想解決方案。
然而,硅光全集成平臺的開發面臨諸多挑戰,其中最大的難題在于高效率發光的硅基片上光源的開發和集成。這也是我國光電子領域在國際上尚存的少數空白之一。為了攻克這一難題,九峰山實驗室的硅光工藝團隊與合作伙伴攜手合作,在8寸硅光晶圓上成功異質鍵合了III-V族激光器材料外延晶粒,并進行了CMOS兼容性的片上器件制成工藝。
經過近十年的不懈努力,團隊成功解決了III-V材料結構設計與生長、材料與晶圓鍵合良率低以及異質集成晶圓片上圖形化與刻蝕控制等關鍵技術難題。最終,他們成功點亮了片內激光,實現了“芯片出光”的壯舉。
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