光电子与微电子国际工程

光电子与微电子国际工程的融合与发展

引言

随着信息技术的飞速发展，光电子与微电子的融合已成为国际芯片产业发展的重大趋势和研究热点。光电子与微电子的融合不仅能够促进光电子与微电子进一步深度融合、协同发展和架构革新，还能推动超高速、智能化、低功耗的硅基光电子集成芯片在光通信、5G移动通信、数据中心、超级计算、人工智能、量子信息、消费电子和传感等重要领域的应用1。

光电子与微电子的融合

光电子与微电子的融合是指通过CMOS兼容工艺在硅芯片上实现光电子功能器件和微电子集成电路的系统化集成。这种融合有助于克服传统光模块的局限性，实现更高的性能和更低的成本。例如，国外研发机构已经在尝试将硅光芯片与高性能微电子芯片融合，并验证了集成硅光I/O芯片的新一代FPGA、CPU和ASIC芯片1。

硅基光电子集成芯片的关键使能技术

硅基光电子集成芯片是光电子与微电子融合的重要成果之一。它不仅具有CMOS兼容、多功能、高集成度、低功耗等突出优势，还被视为光电子集成和融合的理想平台。硅基光电子集成芯片的进展为下一代微电子芯片打破了性能瓶颈，保持了持续升级的趋势1。

硅光产品的技术现状

尽管硅光产品技术在国际上已经取得了显著进展，但我国目前的技术仍处于早期阶段。中国信科集团和国家信息光电子创新中心联合实现了我国首款100Gb/s硅光芯片的正式投产，并在2019年首次完成了基于硅光技术的Pb/s光传输系统实验。国内在硅光产业的整体技术水平和产品工程化能力上与国外仍有较大差距1。

硅基光电子集成芯片面临的挑战

硅基光电子集成芯片的集成规模仍受限于光子元件的尺寸和功耗等方面。亟需开展新结构、新材料及新工艺研究，以进一步推进硅光芯片向光电子片上系统发展。我国在硅基光电子器件及芯片的材料生长、加工精度、良率控制、芯片可靠性等方面存在不足，工艺研发能力和人才储备较为薄弱1。

光电封装及调控技术的重要性

光电封装及调控技术对于硅基光电子芯片的应用至关重要。它不仅可用于芯片级光互连，还可用于长距离光纤通信，实现全功能光电子集成。这种技术具有极高的通用性和兼容性，是微电子和光电子两大产业公认的融合发展方向1。

结论

光电子与微电子的融合是国际芯片产业发展的重大趋势和研究热点。通过CMOS兼容工艺在硅芯片上实现光电子功能器件和微电子集成电路的系统化集成，有助于促进光电子与微电子进一步深度融合、协同发展和架构革新。实现这一目标仍面临一系列工程技术难题和挑战，需要全球科研人员的共同努力和创新。

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