在半導體產業(yè)不斷演進的歷程中，異質異構集成技術正逐漸成為推動行業(yè)突破現有瓶頸、邁向全新發(fā)展階段的關鍵力量。在這樣的產業(yè)變革背景下，九峰山論壇暨化合物半導體產業(yè)博覽會于武漢光谷盛大召開，吸引了來自美國、比利時、奧地利及中國等多國的行業(yè)領軍企業(yè)高管與技術精英共襄盛舉。會議期間，超200場主題演講密集釋放前沿洞察，其中異質異構集成技術平行論壇吸引了眾多目光，業(yè)內權威科研機構、領軍企業(yè)及專家代表匯聚一堂，圍繞技術演進路徑展開深度思辨。

在這場由材料革命引發(fā)的產業(yè)重構中，光電子、功率集成、異質異構集成技術等技術集群正形成突破合力，不僅推動化合物半導體從實驗室走向規(guī)?；逃茫貥嬃巳虬雽w產業(yè)的競爭格局。

正如中國工程院院士，華中科技大學校長尤政在開幕致辭中所言“中國半導體行業(yè)正以自主創(chuàng)新的決心，在全球產業(yè)變革中書寫自己的方案?！弊鳛檫@場變革的重要參與者與見證者，九峰山會議已然成為記錄產業(yè)轉型的關鍵坐標。未來，隨著半導體集成工藝的成熟，泛半導體產業(yè)將在6G通信、智能汽車、量子計算等領域開啟新一輪技術革命。

一、光電子領域的異質集成創(chuàng)新

在光電子技術高速發(fā)展的當下，異質集成創(chuàng)新正成為突破性能邊界的關鍵引擎。從數據中心的高速互聯(lián)到精密傳感的細微洞察，光電子系統(tǒng)對集成度、效率與功能融合的需求持續(xù)攀升。異質集成打破材料與器件邊界，將激光器、調制器等不同光電器件，以及硅基、化合物半導體等異質材料精準整合，重塑光子集成電路架構。這一創(chuàng)新，為光互聯(lián)的帶寬突破、傳感精度躍升與通信場景拓展筑牢根基，驅動光電子領域邁向更智能、更高效的全新維度，開啟技術變革與產業(yè)升級的新征程。

（1）光互聯(lián)集成芯片：構建高速光鏈路

在半導體產業(yè)逼近摩爾定律極限、算力需求呈指數級爆發(fā)的時代背景下，光電融合技術正以顛覆性姿態(tài)重塑全球信息處理格局。作為新一代信息傳輸與處理的核心載體，光互聯(lián)集成芯片通過將光發(fā)射、接收、調制、放大等功能器件高度集成于同一芯片，構建起高速低耗、抗干擾能力強的光傳輸鏈路，為高速數據通信、云計算、人工智能等前沿領域提供了堅實的技術支撐。

日本NTT公司指出，“光電融合技術是50年一遇的技術創(chuàng)新”。作為應對后摩爾時代挑戰(zhàn)的關鍵路徑，光電融合的信息處理以建模仿真為核心基礎。盡管當前面臨物理機制復雜、多尺度模擬困難等挑戰(zhàn)，仍可通過技術創(chuàng)新并借鑒集成電路設計經驗，開發(fā)更精準高效的緊湊模型與仿真工具，推動光電融合從物理制備向信息處理躍升，助力其在6G、人工智能等戰(zhàn)略領域的應用。華中科技大學集成電路學院教授，武漢光電國家研究中心教授譚旻專家認為，光電信息產業(yè)，特別是光電融合芯片，是有條件率先實現突破的高技術產業(yè)。

在產業(yè)實踐層面，杭州廣立微電子研發(fā)副總裁潘偉偉指出，硅光芯片規(guī)?；慨a的核心在于突破系統(tǒng)級良率瓶頸，而非局限于單一工藝環(huán)節(jié)的優(yōu)化。這要求設計、制造、測試全流程的深度協(xié)同，以及EDA工具對硅光芯片特殊需求的針對性適配。廣立微通過SemiMind平臺的智能化升級，并引入DeepSeek大模型，實現了從工程工具到智能分析的跨越，充分展現了AI與大數據技術在良率提升中的關鍵賦能作用。

上海工研院高級技術總監(jiān)蔡艷，以硅光集成平臺為核心樞紐，串聯(lián)起技術演進脈絡、工藝突破成果與產業(yè)生態(tài)體系，清晰勾勒出從“單一器件集成” 向 “系統(tǒng)級異構創(chuàng)新” 跨越的發(fā)展路徑。上海工研院全力打造具有全球影響力的 “超越摩爾” 重大功能型平臺，其90 nm硅光工藝平臺實力彰顯，成功入選《2023上海科技進步報告》 。在技術推進上，由TSMC、GF等主導的12英寸硅光平臺發(fā)力，CD、刻蝕深度等關鍵工藝誤差實現精準把控，依托微環(huán)調制器開發(fā)的高密度集成芯片，正深度革新現有硅光集成芯片架構。而光量子計算、5G/6G通信、神經形態(tài)計算等新興應用，持續(xù)驅動集成創(chuàng)新浪潮，多材料平臺集成與混合解決方案開發(fā)，成為未來技術突破與產業(yè)發(fā)展的關鍵引擎，引領硅基光電子集成邁向更廣闊的創(chuàng)新天地。

（2）激光器：突破光子集成電路局限

光子集成電路在現代互聯(lián)、傳感和計算等領域占據著愈發(fā)重要的地位，而異質集成激光器則是解鎖其更大潛力的鑰匙。上海曼光信息科技有限公司董事長趙佳從歷史、現狀、實踐多維度，系統(tǒng)呈現半導體激光器及異質集成激光器仿真技術的發(fā)展邏輯、痛點挑戰(zhàn)與實踐路徑，為技術攻堅與自主產業(yè)鏈構建提供專業(yè)指引，凸顯異質集成技術重塑半導體產業(yè)格局的核心價值。同時著重提及，開發(fā)全國產商業(yè)化半導體激光器仿真設計平臺迫在眉睫，以此填補空白，筑牢產業(yè)鏈安全根基。

光電子領域對微型化、高性能激光器的需求愈發(fā)迫切，傳統(tǒng)激光器在尺寸、功耗與集成度上的短板，倒逼產業(yè)尋求突破。西北工業(yè)大學教授甘雪濤團隊在報告中總結前道集成納米線工藝，在激光器上原位直寫波導，構建光子回路，不僅實現波分復用功能，更通過集成外腔，達成單模輸出、低閾值驅動、窄線寬調控的特性突破，為光電子系統(tǒng)微型化、高性能化發(fā)展提供關鍵支撐，加速光子集成技術從理論到應用的落地進程。

（3）先進封裝賦能光電混合集成：促進光電子與微電子融合

先進封裝技術在光電混合集成中起著橋梁作用，將光電子器件與電子器件緊密結合在一起。通過采用如扇出型封裝、2.5D/3D封裝等先進封裝技術，實現光電器件與電子器件在空間上的緊密布局，縮短信號傳輸距離，降低信號傳輸損耗與延遲。在數據中心的光模塊中，利用先進封裝將光發(fā)射、接收芯片與電信號處理芯片集成在一起，形成高度集成的光電混合模塊，提高模塊性能與可靠性，同時減小體積，降低成本，推動光電混合集成技術在數據通信、高性能計算等領域的實際應用與產業(yè)化發(fā)展。

硅基憑借優(yōu)異兼容性與成熟工藝，成為功能融合最優(yōu)襯底，而微電子先進封裝技術，更是突破光電共封瓶頸的核心引擎。中國科學院微電子研究所劉豐滿研究員，提出硅基光電混合集成三大核心趨勢：一是多種先進封裝技術被用于光子集成，允許所有封裝共存；二是晶圓級封裝成為關鍵抓手，推動“大系統(tǒng)光進銅退”進程向封裝層級深度滲透；三是“單片異質集成+封裝異構集成”雙輪驅動，實現跨維度融合。同時，依托華進半導體與國家集成電路特色工藝及封裝測試創(chuàng)新中心，建成8/12吋兼容的晶圓級先進封裝中試線和配套封裝產線，其中TSV Interposer、Fanout和FCBGA等成熟產品的產能分別為1000片/月、600片/月和100萬顆/月，為產業(yè)發(fā)展筑牢制造根基。

東南大學教授王俊嘉在報告中指出，團隊聚焦硅基光電子異質集成芯片關鍵技術突破，開展石墨烯熱光調制器、電光調制器，鐵電薄膜調制器，薄膜鈮酸鋰黑磷光電探測器，石墨烯光電探測器及黑磷光源等系列研究。這些技術突破構建起自主可控的硅基光電芯片集成工藝平臺底層支撐，可廣泛賦能硅基光電器件與芯片制造，兼具科學探索深度與產業(yè)應用價值，為硅基光電集成技術規(guī)?；l(fā)展筑牢根基。

先進封裝與互聯(lián)技術在異質異構集成中的應用是本次會議討論的熱點。通過如硅通孔（TSV）、玻璃通孔（TGV）、重分布層（RDL）以及微凸點（micro-bump）等關鍵技術，能夠實現不同芯片和器件之間在垂直與水平方向上的高效連接與協(xié)同工作。硅通孔和玻璃通孔技術分別使用硅和玻璃材料制造通孔，作為芯片間的電連接通道，突破了傳統(tǒng)二維互聯(lián)方式的局限；重分布層技術則通過在芯片表面添加額外的互聯(lián)層，優(yōu)化信號傳輸路徑，提升集成度和性能；微凸點技術則在芯片之間建立微小的凸點連接，實現更加緊湊和高效的模塊組合。國內的長電科技、通富微電等企業(yè)在這些先進封裝與互聯(lián)技術上不斷創(chuàng)新，取得了長足進步，有力推動了異質異構集成技術的產業(yè)化應用。

二、功率與射頻領域的異質異構集成探索

在摩爾定律漸近極限的當下，功率與射頻領域正經歷技術革新的關鍵轉折。傳統(tǒng)單一材料與工藝的集成模式，已難以滿足5G/6G通信、先進雷達系統(tǒng)及智能終端對高性能、小型化的嚴苛需求。異質異構集成技術通過將硅基、Ⅲ-Ⅴ族（如GaN、SiC）等不同材料體系的器件與電路跨工藝融合，突破物理性能瓶頸。從通信基站的射頻前端集成，到新能源汽車的功率電子系統(tǒng)，這一技術正以跨學科融合的創(chuàng)新邏輯，重構從材料設計到系統(tǒng)級應用的全鏈條技術體系，成為驅動功率與射頻領域向更高效率、更優(yōu)性能演進的核心引擎。

（1）氮化鎵集成：發(fā)揮氮化鎵材料優(yōu)勢

氮化鎵憑借其高功率密度、高效率、高電子遷移率等卓越性能，在半導體領域備受關注。氮化鎵單片集成致力于將氮化鎵基的各類器件，如高電子遷移率晶體管（HEMT）、二極管等集成在同一氮化鎵襯底上。在工藝上，攻克了氮化鎵外延生長的均勻性、器件間隔離等難題，實現了高密度、高性能的單片集成。相較于傳統(tǒng)硅基功率器件，氮化鎵單片集成器件在高頻、高功率應用中展現出更低的導通電阻、更快的開關速度，可廣泛應用于5G基站功率放大器、快充電源、射頻雷達等領域，有效提升系統(tǒng)性能與能效。

氮化鎵器件在高低壓及集成化方向的研究對突破現有技術瓶頸、拓展應用場景（如新能源汽車、光伏、AI等）至關重要。GaN-on-SiC在高壓領域的性能優(yōu)勢使其成為重點發(fā)展方向，而AI等新興領域為低壓GaN帶來機遇。異構集成與單片集成是提升器件性能、滿足系統(tǒng)級需求的關鍵路徑，通過技術互補實現電子系統(tǒng)的優(yōu)化。西安電子科技大學教授張葦杭提到西電廣州第三代半導體創(chuàng)新中心，建立了完善的中試驗證服務平臺，為第三代半導體技術從研發(fā)到產業(yè)化提供了關鍵支撐，加速技術轉化與產業(yè)升級，對我國第三代半導體產業(yè)發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。

為滿足高性能芯片設計需求，PDK技術正朝著更小工藝節(jié)點邁進，以提升器件集成度與性能，同時加強與三維集成、碳化硅基氮化鎵等新型工藝材料的融合。湖北九峰山實驗室無線領域首席專家吳暢也指出，GaN-on-Si憑借成本低、CMOS兼容等優(yōu)勢，可實現先進集成應用，覆蓋未來小型化，低功耗，高能量密度場景，在5G基站、手機終端和通信中潛力巨大。吳首席表示，九峰山實驗室于2025年1月正式對外發(fā)布的基于6英寸平臺的0.1μm GaN-on-Si PDK，可實現國內RF GaN-on-Si技術重要布局。此外，JFS提出了國內首套面向Ka頻段以上的GaN-on-Si解決方案。目前已完成100 nm硅基氮化鎵工藝及器件和PDK的完整開發(fā)。

（2）毫米波三維異質異構集成：推動5G及未來通信發(fā)展

在5G全面普及與6G探索不斷深入的背景下，毫米波頻段成為通信技術演進的核心戰(zhàn)場。毫米波三維異質異構集成技術通過三維堆疊與異質集成，將毫米波射頻芯片、基帶處理芯片、電源管理芯片等功能各異的芯片有機組合。依托先進的硅通孔（TSV）技術，芯片間實現垂直方向的高速互聯(lián)，大幅縮短信號傳輸路徑，顯著降低傳輸損耗與延遲；同時，通過精準選擇襯底材料和創(chuàng)新封裝技術，有效抑制信號干擾，全面提升毫米波通信系統(tǒng)的性能表現。這種集成方案不僅助力5G基站實現小型化、輕量化目標，顯著提升通信容量與速率，更為未來6G復雜通信場景與功能的實現筑牢技術根基。

憑借頻譜資源豐富、器件尺寸小、傳輸速率高等顯著優(yōu)勢，毫米波頻段已廣泛應用于5G通信、自動駕駛雷達、生物醫(yī)療等前沿領域。上海交通大學電子信息與電氣工程學院副院長周亮在報告中指出，通過異質生長或異質鍵合等方式，可將GaAs、GaN、InP等化合物半導體（CS）材料的高性能有源器件，以及RF MEMS、IPD等高性能無源器件，與硅基低成本、高集成度、高復雜度的數字/模擬/混合電路模塊，集成為一個完整的2維至3維毫米波集成電路。并強調，當前摩爾定律正面臨極限挑戰(zhàn)，轉折點日益臨近，而異質集成技術將為我國集成電路產業(yè)實現變道超車發(fā)展提供歷史性機遇。

三、集成技術與關鍵工藝的探討

集成技術與關鍵工藝作為異質異構集成的基石，其每一次創(chuàng)新都深刻影響著半導體產業(yè)格局。無論是晶圓鍵合面臨的大尺寸挑戰(zhàn)與化合物半導體適配難題，還是微轉印集成技術帶來的靈活創(chuàng)新可能，都成為科研與產業(yè)界競相探索的前沿領域。

（1）大尺寸晶圓鍵合與化合物半導體晶圓鍵合：實現晶圓級集成

晶圓鍵合是實現異質異構集成的關鍵工藝之一。大尺寸晶圓鍵合面臨著鍵合均勻性、應力控制等挑戰(zhàn)。隨著晶圓尺寸增大，鍵合過程中不同區(qū)域的溫度、壓力均勻性難以保證，容易導致鍵合強度不一致、產生應力集中，影響集成芯片性能。在化合物半導體晶圓鍵合方面，由于化合物半導體材料特性與硅基材料不同，如晶格常數、熱膨脹系數差異，使得鍵合工藝更為復雜。在九峰山論壇上，相關企業(yè)與科研機構分享了通過優(yōu)化鍵合工藝參數，如采用低溫鍵合技術減少熱應力影響，以及開發(fā)新的鍵合材料與界面處理方法，提升化合物半導體晶圓鍵合質量，為大規(guī)模、高性能異質異構集成提供可靠的工藝基礎。

在半導體產業(yè)的后摩爾時代，晶圓鍵合與減薄作為關鍵共性技術，于芯片先進封裝、MEMS傳感器、功率電源及光電子芯片等領域展現出重大產業(yè)化價值。甬江實驗室功能材料與器件異構集成研究中心主任萬青，成功發(fā)明低成本室溫臨時鍵合技術。該技術可實現大尺寸（6-12英寸）單晶硅、鈮酸鋰/鉭酸鋰晶圓與玻璃、硅片襯底間的平整鍵合，為相關領域的技術革新與產業(yè)發(fā)展提供了有力支撐。

（2）微轉印集成技術：提供靈活集成方案

微轉印集成技術為異質異構集成提供了一種靈活且高效的手段。該技術可以將不同材料、不同尺寸的微小芯片或器件，通過特殊的轉印工藝精確放置在目標襯底上預定位置。與傳統(tǒng)的光刻、刻蝕等集成工藝相比，微轉印集成技術不受光刻分辨率限制，能夠實現更精細、更復雜的集成結構。在制備包含多種功能芯片的系統(tǒng)級封裝時，可利用微轉印技術將預先制備好的各類芯片精準轉移集成，大大縮短制備周期，提高生產效率，且能更好地適應小批量、多品種的產品需求，為新型芯片集成設計與制造提供了創(chuàng)新思路。

上海大學副教授葉楠團隊創(chuàng)新突破，提出微轉印集成技術，憑借高集成密度、高有源材料利用率及高對準精度，攻克傳統(tǒng)工藝瓶頸。開發(fā)無栓繩微轉印方法，省去額外栓繩成型與斷裂工序，實現硅基異質芯粒集成Ⅲ-Ⅴ族雪崩光電探測器。實測集成器件帶寬達4GHz，暗電流13nA（@-13V），性能逼近原器件，為硅光異構集成光電探測技術規(guī)?；瘧弥胃苿庸怆娙诤舷蚋咝?、緊湊方向進階。

中國電子科技集團公司第五十五研究所高級工程師王宇軒團隊在報告中提出，器件制備方面依托本所固態(tài)微波國家重點實驗室與芯谷高頻平臺，已建成4英寸化合物半導體晶圓加工產線。通過對化合物半導體器件微轉印集成初步探索，明確未來將向更高工程化水平邁進，朝著更優(yōu)性能器件、多材料融合、多功能融合、多集成手段融合的芯片方向持續(xù)發(fā)展，為構建自主可控先進異質異構集成技術體系筑牢根基 。

四、總結

在當今半導體產業(yè)蓬勃發(fā)展的進程中，異質異構集成技術正逐漸嶄露頭角，成為突破摩爾定律極限的關鍵力量。其通過跨材料與跨工藝的深度交融與協(xié)同創(chuàng)新，正引領全球產業(yè)變革的浪潮，推動著產業(yè)向更高效、更先進的方向邁進。在光電子領域，硅光芯片、異質集成激光器及TSV等先進封裝技術，突破帶寬與集成度瓶頸，加速6G、AI場景下高速光互聯(lián)應用的落地。功率與射頻領域，GaN-on-SiC/Si技術憑借高效能優(yōu)勢，廣泛滲透至5G基站、新能源汽車等場景；毫米波三維異質集成通過TSV互聯(lián)實現芯片堆疊，為5G基站小型化與6G通信技術奠定基礎。集成工藝方面，大尺寸晶圓鍵合與微轉印技術突破材料兼容性與工藝精度挑戰(zhàn)，為復雜系統(tǒng)級封裝提供關鍵支撐。

未來，隨著異質異構集成技術的不斷成熟與完善，其勢必將引發(fā)6G通信、智能汽車、量子計算等戰(zhàn)略領域的新一輪技術革命。這不僅將重塑全球半導體產業(yè)的競爭格局，還將對整個信息產業(yè)的發(fā)展產生廣泛而深遠的影響。在此背景下，中國正以自主創(chuàng)新為核心驅動力，積極凝聚產業(yè)共識，匯聚各方力量，推動半導體行業(yè)從 “跟跑” 向 “領跑” 奔邁跨越，在全球半導體產業(yè)變革的宏大舞臺上，書寫著獨具特色的中國方案，為世界半導體產業(yè)的多元化、均衡化發(fā)展貢獻著不可或缺的中國智慧與力量。