2022硅基光電子技術(shù)發(fā)展前景及研究最新進(jìn)展

• 2022年5月11日 WuYaNan來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 1158 75
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硅光子技術(shù)將硅光模塊中的光學(xué)器件與電子元件整合到一個(gè)獨(dú)立的微芯片中，使光信號(hào)處理與電信號(hào)的處理深度融合，最終實(shí)現(xiàn)真正意義上的“光互聯(lián)”。

2022硅基光電子技術(shù)發(fā)展前景及研究最新進(jìn)展

硅基光電子發(fā)展前景如何？我國(guó)硅激光技術(shù)研究進(jìn)展如何？隨著信息技術(shù)的不斷拓寬和深入，人們對(duì)信息傳輸和處理的要求越來(lái)越高。硅基光電子集成技術(shù)(簡(jiǎn)稱“硅光技術(shù)”)，通過(guò)傳統(tǒng)微電子?CMOS?工藝實(shí)現(xiàn)光電子器件和微電子器件的單片集成，是研究和開(kāi)發(fā)以光子和電子為信息載體的硅基大規(guī)模集成技術(shù)。

硅基光電子技術(shù)擁有光的極高帶寬、超快速率和高抗干擾特性以及微電子技術(shù)在大規(guī)模集成、低能耗、低成本等方面的優(yōu)勢(shì)，更適應(yīng)未來(lái)高速、復(fù)雜的光通信系統(tǒng)。同時(shí)可以滿足長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸以及微電子芯片間的短距離大容量數(shù)據(jù)傳輸，通過(guò)與微電子集成電路進(jìn)行單片集成，實(shí)現(xiàn)高速、低功耗的片上互連，突破微電子處理器在數(shù)據(jù)互連上的瓶頸。

根據(jù)中研普華研究院《2022-2027年中國(guó)硅基光電子行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)預(yù)測(cè)報(bào)告》顯示：

硅基光電子技術(shù)的發(fā)展始于上世紀(jì)80年代，Soref發(fā)現(xiàn)了晶體硅中的等離子色散效應(yīng)，為硅基電光調(diào)制提供了理論基礎(chǔ)。硅光子技術(shù)其核心理念是“以光代電”，即利用激光束代替電子信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。硅光子技術(shù)將硅光模塊中的光學(xué)器件與電子元件整合到一個(gè)獨(dú)立的微芯片中，使光信號(hào)處理與電信號(hào)的處理深度融合，最終實(shí)現(xiàn)真正意義上的“光互聯(lián)”。

硅基光電子集成芯片的性能受限于硅材料本身的光電性能，仍存在無(wú)法高密度集成光源、集成低損耗高速光電調(diào)制器等問(wèn)題。因此，利用不同種材料發(fā)揮其各自光電特性優(yōu)勢(shì)的硅基光電異質(zhì)集成技術(shù)近年來(lái)發(fā)展迅速。硅基光電異質(zhì)集成技術(shù)不僅擁有硅材料可大規(guī)模?CMOS?制造的特點(diǎn)，同時(shí)充分發(fā)揮不同材料的優(yōu)異光電特性，可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)硅光技術(shù)無(wú)法媲美的器件指標(biāo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)真正意義上的硅基光電子單片集成系統(tǒng)。

近?10?年來(lái)，硅基光電子集成的關(guān)鍵材料和器件研究引起了科學(xué)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注，僅美國(guó)?Intel?公司對(duì)硅基光電子的研發(fā)投入就高達(dá)數(shù)十億美元。

美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)設(shè)立“用于通用微尺度光學(xué)系統(tǒng)的激光器”(LUMOS)項(xiàng)目，投入?1900?萬(wàn)美元進(jìn)行硅基異質(zhì)材料集成光源的研究。日本能源與工業(yè)技術(shù)發(fā)展組織投入?22.5?億日元用于硅基高亮度、高效率激光器的開(kāi)發(fā)。歐盟“地平線?2020”投入?262?萬(wàn)歐元用于異質(zhì)硅基光源的開(kāi)發(fā)。在政府的一系列支持推動(dòng)下，光電異質(zhì)集成技術(shù)飛速發(fā)展，在學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域取得了一系列技術(shù)突破。

我國(guó)硅基光電子技術(shù)研發(fā)進(jìn)展

在“863?計(jì)劃”“973?計(jì)劃”和國(guó)家自然科學(xué)基金等支持下，我國(guó)也加大了硅基異質(zhì)集成方向的研究力度，在硅基關(guān)鍵光電子集成器件等方面取得了一系列重要成果，調(diào)制、探測(cè)、復(fù)用與解復(fù)用等分立器件已經(jīng)研制成功，異質(zhì)集成襯底、光源、高速光電調(diào)制器等方向取得了一系列重要進(jìn)展。

國(guó)內(nèi)光模塊公司大多還采用傳統(tǒng)的透鏡封裝方案，目前尚未有公司在量產(chǎn)產(chǎn)品上使用異質(zhì)集成解決方案。相比國(guó)外各大公司、代工廠的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，我國(guó)在硅基異質(zhì)集成方面產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為緩慢，尚未形成一定規(guī)模的公司基于異質(zhì)集成技術(shù)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品并批量出貨。

得益于硅基材料在短波中紅外波段的高透明度、高光學(xué)非線性和成熟的CMOS制作工藝等優(yōu)勢(shì)，硅基光子技術(shù)有望為實(shí)現(xiàn)低成本、大規(guī)模單片光電子集成應(yīng)用提供一種極具前景的解決方案。

未來(lái)通過(guò)開(kāi)展新型紅外光電材料的片上異質(zhì)集成、采用亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)控片上光場(chǎng)特性、改進(jìn)微納加工技術(shù)降低波導(dǎo)器件光學(xué)損耗等方面的研究，短波中紅外硅基光子學(xué)器件和系統(tǒng)的性能有望得到進(jìn)一步提升。

想了解更多關(guān)于硅基光電子行業(yè)專業(yè)數(shù)據(jù)分析，請(qǐng)點(diǎn)擊查看中研普華研究院出版的報(bào)告《2022-2027年中國(guó)硅基光電子行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)預(yù)測(cè)報(bào)告》。本報(bào)告重點(diǎn)分析了硅基光電子前十大企業(yè)的研發(fā)、產(chǎn)銷、戰(zhàn)略、經(jīng)營(yíng)狀況等。報(bào)告還對(duì)硅基光電子市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，為硅基光電子生產(chǎn)廠家、流通企業(yè)以及零售商提供了新的投資機(jī)會(huì)和可借鑒的操作模式，對(duì)欲在硅基光電子行業(yè)從事資本運(yùn)作的經(jīng)濟(jì)實(shí)體等單位準(zhǔn)確了解目前中國(guó)硅基光電子行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，把握企業(yè)定位和發(fā)展方向有重要參考價(jià)值。

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