中國矽光子集成領域取得里程碑式突破 成功點亮晶片內雷射

九峰山實驗室宣佈全球首片8英吋矽光薄膜鈮酸鋰光電整合晶圓成功下線。（圖／芯智訊）

據九峰山實驗室官方消息，2024年9月該實驗室在矽光子集成領域取得里程碑式突破性進展——成功點亮集成到矽基晶片內部的雷射光源，這也是該項技術在中國大陸首次成功實現。

《芯智訊》報導，隨着人工智慧大模型的開發和應用，以及自動駕駛等技術的發展，對於晶片算力的需求持續提升，但是半導體先進製程工藝已經越來越逼近物理極限，在單個晶片上增加電晶體密度這條路徑越來越難，每一代製程的提升所能夠帶來的性能提升或功耗降低也越來越有限，同時還帶來成本的急劇上升，這也意味着摩爾定律無法繼續發揮作用。

爲此，不少半導體廠商將目光轉向了先進封裝技術，即通過將多個晶粒封裝在同一塊基板上，以提升電晶體數量，從而提高性能。但是，在單個封裝單元中晶粒越多，它們之間的互連就越多，資料傳輸距離也就越長，傳統的電互連技術迫切需要演進升級。

報導說，與電信號相比，光傳輸的速度更快、損耗更小、延遲更少，晶片間光互聯技術被認爲是推動下一代資訊技術革命的關鍵技術，也被認爲是在後摩爾時代突破積體電路技術發展所面臨的功耗、頻寬和延時等瓶頸的理想方案。

目前業界對矽光全集成平臺的開發最難的挑戰在於對矽光晶片的「心臟」，即能高效率發光的矽基片上光源的開發和集成上。該技術是中國大陸光電子領域在國際上僅剩不多的空白環節。

此次九峰山實驗室矽光工藝團隊與合作伙伴協同攻關，成功在8英寸矽光晶圓上異質鍵合III-V族雷射器材料外延晶粒，再進行CMOS相容性的片上器件製成工藝，成功解決了III-V材料結構設計與生長、材料與晶圓鍵合良率低，及異質集成晶圓片上圖形化與刻蝕控制等難點。經過近十年的追趕攻關，終成功點亮晶片內雷射，實現「晶片出光」。

資料顯示，湖北九峰山實驗室主要聚焦於化合物半導體研發與創新，於2023年3月正式投入運營。總估值超百億元，培育半導體領域人才超3萬人。目前在九峰山實驗室裡，9000平方米的潔淨室內，有上百個專案在同時運轉，包括上海邦芯半導體研發的刻蝕、薄膜沉積設備、武漢驛天諾科技合作開發的矽光及3代半導體封測裝備、華工科技研晶圓鐳射切割裝備等等。