上观 2018-07-09 07:44:52

去年，上海市政府将硅光子列入首批市级重大专项，投入大量经费，布局硅基光互连芯片研发和生产。而今，很多业内人士感叹，上海真是未雨绸缪，因为硅基光互连芯片是新一代通信芯片，国内通信企业已在这种器件上被卡了脖子。

记者近日从市科委获悉，张江实验室牵头承担的硅光子市级重大专项在工艺技术方面取得突破，具备了光芯片流片能力。预计今年年内，我国第一条硅光子研发中试线将在沪建成。这一专项志在上海打造硅光子芯片全产业链，掌握关键核心技术，让国内企业摆脱对国外光芯片供应商的依赖。

构建全球硅光子研发中心

硅光子市级重大专项技术负责人、中科院上海微系统与信息技术研究所研究员余明斌介绍，光芯片在全球方兴未艾，正在逐步取代传统的电芯片，成为通信芯片的主流。在芯片方寸之间，电传输为何会被光传输取代？他解释说，大量电子在高密度电路里运动时，会使器件发热，还会产生电磁损耗，这就影响了芯片的速度、功耗等性能。与之相比，光的运动要“轻盈”得多——速度全宇宙最快，运动时不产生热量，而且多路光线能在同一个时空里运动并保持各自的独立性，从而大幅节省信号传输通道。

正因为光的优越物理特性，在通信领域，光缆正在取代电缆；光芯片也开始取代电芯片，在硅基材料上实现光信号的传输。目前，光芯片的产业化尚处于早期阶段，光芯片供应商在全球只有为数不多的几家，全部在美国。

2015年，中科院院士、张江实验室主任王曦了解到新加坡微电子研究院（IME）的硅光子研发情况。IME是与比利时微电子研究中心（IMEC）齐名的集成电路共性技术全球研发中心，这两家单位都建有硅光子研发中试线，吸引各国研发机构和企业到那里中试流片。那时，王曦有了一个构想：上海微技术工业研究院也要建一条硅光子研发中试线，成为全球的另一个研发中心。
 

上海微技术工业研究院是上海第一个研发与转化功能型平台。

市科委对这个构想进行论证后，提出上海要形成完整的硅基光互连芯片产业链，打造世界级硅光子基地。去年，硅光子被列入首批市级重大专项。

打造硅光子芯片全产业链

如今，我国第一条硅光子研发中试线正在紧锣密鼓地建设。去年9月在上海嘉定区通线的8英寸“超越摩尔”研发中试线是其中一部分，另一部分的设备还在采购过程中。预计今年年内，“超越摩尔”研发中试线的硅光子设备将投入运行。所谓“超越摩尔”，是指非数字、多元化半导体技术与产品可以在成熟的工艺生产线上研发，无需遵循摩尔定律，即无需在工艺尺寸上越做越小。
 

8英寸“超越摩尔”研发中试线的洁净室内，工作人员在机台前操作设备。

时不我待，虽然一些设备还没到位，但余明斌早已开始带领团队研发配套的工艺技术。“设备是硬件，工艺技术可算是软件。”余明斌告诉记者，“在购买硬件过程中，我们要抓紧把软件开发好。这样硬件到位后，硅光子研发中试线就能立马为客户提供服务。”还有一个好消息是，他通过人脉关系找到了合作方，将一条工艺生产线用于开发光芯片。这条生产线已流片成功，正在为一些客户服务。硅光子研发中试线通线后，上海微技术工研院将具备为大量客户服务的能力。

市科委副主任干频介绍，硅光子重大专项由张江实验室牵头，国内一批企业、高校和科研院所参与，通过扩展上海微技术工研院这一研发与转化功能型平台的功能，突破硅基光互连芯片和器件的共性关键技术，从而吸引各方资源，力争使上海成为硅基光电子这一战略领域技术新发明、产业新方向的重要策源地。

“我们要在上海打造全产业链，包含芯片设计、制造、封装、测试等各个环节。”余明斌说。据透露，承担重大专项产业链下游子项目的上海企业都有销售额指标，如上海圭博通信技术有限公司的指标是：替代进口硅光子芯片，年销售额1亿美元，成本、工艺优于传统技术。对此，圭博公司项目团队很有信心，因为全球光芯片市场方兴未艾、供不应求，目前每片晶圆售价高达1.5万美元以上，如果掌握了产业链的关键核心技术，就不必担心市场业绩。

除了通信，光芯片还能用于激光雷达、平行计算、大规模光开关、三维光电集成等具有巨大发展潜力的前沿项目，成为自动驾驶、新一代计算机、超高清电视等领域的核心部件。随着硅光子市级重大专项的推进，上海有望涌现出一系列成果。王曦表示，专项团队会通过建立高效的项目管理机制、加强战略规划研究、进一步开放协同等举措，以全球视野实施重大专项，早日将上海打造成世界级硅光子基地。