10月7日，湖北九峰山實(shí)驗(yàn)室在硅光子集成技術(shù)方面取得了重大突破。2024年9月，該實(shí)驗(yàn)室成功地將激光光源集成到硅基芯片內(nèi)部，這一成就標(biāo)志著國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的首次成功實(shí)踐。

此次突破得益于九峰山實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的異質(zhì)集成技術(shù)。通過(guò)一系列復(fù)雜的工藝步驟，實(shí)驗(yàn)室成功地在8寸SOI晶圓上集成了磷化銦激光器。這一技術(shù)被稱(chēng)為“芯片出光”，它通過(guò)使用傳輸性能更優(yōu)的光信號(hào)替代電信號(hào)，旨在解決當(dāng)前芯片間電信號(hào)傳輸已接近物理極限的問(wèn)題。

“芯片出光”技術(shù)的成功，將對(duì)數(shù)據(jù)中心、算力中心、CPU/GPU芯片以及AI芯片等領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，有望推動(dòng)這些領(lǐng)域的革新性發(fā)展。在后摩爾時(shí)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(shù)發(fā)展所面臨的功耗、帶寬和延時(shí)等瓶頸的理想解決方案。

然而，硅光全集成平臺(tái)的開(kāi)發(fā)面臨諸多挑戰(zhàn)，其中最大的難題在于高效率發(fā)光的硅基片上光源的開(kāi)發(fā)和集成。這也是我國(guó)光電子領(lǐng)域在國(guó)際上尚存的少數(shù)空白之一。為了攻克這一難題，九峰山實(shí)驗(yàn)室的硅光工藝團(tuán)隊(duì)與合作伙伴攜手合作，在8寸硅光晶圓上成功異質(zhì)鍵合了III-V族激光器材料外延晶粒，并進(jìn)行了CMOS兼容性的片上器件制成工藝。

經(jīng)過(guò)近十年的不懈努力，團(tuán)隊(duì)成功解決了III-V材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與生長(zhǎng)、材料與晶圓鍵合良率低以及異質(zhì)集成晶圓片上圖形化與刻蝕控制等關(guān)鍵技術(shù)難題。最終，他們成功點(diǎn)亮了片內(nèi)激光，實(shí)現(xiàn)了“芯片出光”的壯舉。