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光子集成芯片技术发展

2017-11-09 11:04 来源:网络 作者:网络

光子集成芯片技术发展  

正如现在的电路早已集成化,发展成为集成电路芯片一样,光路也将走向集成化,发展成为集成光路芯片(OIC)。光波导技术是集成光学的基础。集成光路芯片也随着新技术产品全面替代传统产品一样,逐步走向更广泛的市场应用。那么当年集成电路逐步发展成大规模集成电路,从而大范围地替代传统线路板。产品的高技术含量导致了生产方式也极大地改变,采用了高度自动化、可大规模生产的半导体加工方式去生产,即通常说的晶圆加工的生产方式。同样我们的光集成芯片也采用了(不同工艺的)半导体的加工方式,制造出高性能的光集成芯片来替代传统的光器件。和大规模集成电路芯片一样,同样实现了大批量、高效率生产方式,产品的成本更低,体积更小、性能更稳定、生产流程的低能耗、生产过程无污染、减少大量人工、技术含量高、性能指标高、产品附加值高等特点。鉴于光芯片设计和加工工艺复杂,前期科研投入耗资巨大,动辄上百亿美元。

目前仅有欧美、日本等少数发达国家实现了该芯片的批量生产,并在高端通讯领域得到了实际应用。包括我国主干道网、环城网以及光纤到小区的网络上的光纤到户网络所需要的光芯片均采购于他们。国产光电器件的生产规模及市场占有率仍显不足,只能局限在低端市场。光芯片作为高端核心技术产品方面,目前尚处在替发达国家的加工层面上,缺乏自己的研发设计。目前西方发达国家因光芯片的加工技术高速发展,占据大部分光芯片高端产品的市场份额。国内目前只能生产传统的熔融拉锥设备制造的光纤分路器和两通道的波分复用器。这同我国光电子学研究和通信技术市场巨大需求是很不相符的。

光芯片是用半导体加工(即晶圆加工),但是这个行业不同于一般的行业,过去由于国内的芯片设计技术,晶圆(硅)材料和加工技术均比较落后,甚至国内到目前为止,尚未有一条生产我们光芯片的、能达到规模量产级6寸(或以上)的晶圆加工生产线。因此基于平面光波导技术,以晶圆加工为制造工艺的光集成芯片的研发、设计及制造一直是国内的空白。由于国内没有自己的生产线做实验,所以掌握该领域高端核心技术的人才处于极度匮乏。近年来,国内晶圆代加工(集成电路芯片“电”芯片)产业已得到迅速发展。仅仅上海浦东的张江高科技园区内就已经集中了数家知名的芯片代加工企业,其中“中芯国际”投入了12亿美元建成我国第一条世界目前最大的12寸晶圆加工生产线。但以上企业都是加工传统的“电”芯片的,而电芯片从性能、速度上都已经达到技术瓶颈。比如:个人电脑芯片不再每2年速度翻一番,体积做更小也难了,事实上著名的“摩尔定律”已经被推翻。将来芯片加工行业中,用于加工光芯片的代工生产线是更为新兴的行业,已经是专业人士的共识,将为我国的平面波导型集成光芯片的研制和生产创造了有利条件。如能及早建立起第一条生产线,就给该核心技术领域从事自主研发、设计的企业和自主知识产权的“中国光芯”带来了重大契机。

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