第五屆中國硅光產(chǎn)業(yè)論壇圓滿舉辦

  ICC訊 5月17日，由國家信息光電子創(chuàng)新中心主辦，訊石咨詢承辦第五屆中國硅光產(chǎn)業(yè)論壇(SiPC China 2023)在武漢光谷圓滿舉行，本屆論壇匯聚國內(nèi)外光電子行業(yè)達350余人，探索硅基光電子的技術(shù)研究現(xiàn)狀、硅光子產(chǎn)品的商業(yè)化發(fā)展，以及未來光電子技術(shù)演變路徑下硅基光電子的應(yīng)用需求。來自NOEIC、中國信通院、中國聯(lián)通研究院、九峰山實驗室、三安集成、逍遙科技、阿里巴巴、中科創(chuàng)星、中科院微電子所、武漢光電國家研究中心、華工正源、仕佳光子、光迅科技、Newport、摩爾芯光、蘇州六幺四、鵬城實驗室的技術(shù)、市場和投資專家先后發(fā)表行業(yè)報告。

  國家信息光電子創(chuàng)新中心董事長黃宣澤在會上致辭表示，中國光器件產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為全球最大的單一市場和最強產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈。光行業(yè)應(yīng)繼續(xù)發(fā)揮全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)和制造優(yōu)勢，努力突破硅光技術(shù)的發(fā)展，是成為全球價值鏈頂端的關(guān)鍵，硅基光電子也是我國有望率先實現(xiàn)突破掐脖子技術(shù)的領(lǐng)域。本屆硅光產(chǎn)業(yè)鏈匯聚當(dāng)前國內(nèi)優(yōu)秀的硅光技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化工作者，匯聚最強的硅光領(lǐng)域攻堅力量。黃總宣布第五屆硅光產(chǎn)業(yè)論壇正式開幕，祝愿所有光電同仁身體健康，共同進步！

  國家信息光電子創(chuàng)新中心總經(jīng)理肖希博士發(fā)表《構(gòu)建創(chuàng)新技術(shù)平臺，賦能硅光產(chǎn)業(yè)突破》，國家信息光電子創(chuàng)新中心于2017年10月獲工信部批準，致力于突破產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵共性技術(shù)瓶頸，促進成果轉(zhuǎn)化，支撐新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在硅光領(lǐng)域，創(chuàng)新中心突破的硅光關(guān)鍵共性技術(shù)成果案例包括超高速光器件、光電協(xié)同技術(shù)、先進傳輸和控制算法、高頻高密度等，創(chuàng)新中心在高速率MZ調(diào)制器、電吸收調(diào)制器、微環(huán)調(diào)制器等有源器件上都獲得了優(yōu)秀的研發(fā)成果。硅光是未來網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的基石，國家信息光電子創(chuàng)新中心將積極搭建產(chǎn)學(xué)研交流平臺，做好雙鏈融合紐帶，謀劃我國硅光發(fā)展路線圖和發(fā)展戰(zhàn)略。

  中國信通院技術(shù)與標準研究所副所長趙文玉發(fā)表《算力時代硅光典型應(yīng)用探討》，硅光技術(shù)的關(guān)鍵特征是將微納級光/電子器件集成在同一硅襯底，將超大規(guī)模制造、高集成度低成本與超高速率、超功耗相結(jié)合。在核心的光源問題上，目前硅基光源主要分為：外置激光光源；片上集成Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體；制備硅基發(fā)光材料三種途徑。硅基發(fā)光已經(jīng)成為公認的世界難題，但業(yè)界仍在不斷探索。對于硅光未來的應(yīng)用發(fā)展，在通信應(yīng)用方面，基于硅光的可插拔產(chǎn)品會在數(shù)通100G中短距、400G及以上短距保持一定優(yōu)勢。而CPO技術(shù)崛起，硅光樣機疊出，未來將會形成競爭共存。硅光I/O可為計算提供高性能接口，已得初步應(yīng)用。硅光計算是使后摩爾時代計算技術(shù)突破傳統(tǒng)微電子計算極限的實際可行方案，產(chǎn)業(yè)整體處于起步階段，預(yù)計將先在部分專用市場中形成產(chǎn)品競爭力。硅光生化傳感技術(shù)取得初步成果，基于硅光的FMCW固態(tài)激光雷達將賦能新型自動駕駛。

  中國聯(lián)通研究院光傳輸首席研究員沈世奎博士發(fā)表《硅基光電子集成技術(shù)在運營商網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用探討》，目前光器件市場仍以III-V族材料(InP和GaAs等)為主，但硅基光電子集成材料市場份額逐步提升，兩者共同發(fā)展并，各有側(cè)重；最終用戶并不以材料體系和技術(shù)實現(xiàn)來選擇解決方案，而是以能否滿足應(yīng)用需求，低成本建網(wǎng)為目的。在超100G短距離應(yīng)用中，硅基光電子集成技術(shù)存在優(yōu)勢，更多應(yīng)用仍然是來數(shù)據(jù)中心。如何讓電信網(wǎng)絡(luò)共享數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)鏈紅利，是當(dāng)前需要考慮和解決的問題。在城域相干應(yīng)用中，尤其是在波分下沉趨勢下，硅基光電子集成技術(shù)存在優(yōu)勢和應(yīng)用潛力。中國在硅基光電子集成產(chǎn)業(yè)鏈還存仍較大差距，國內(nèi)公司更多集中在芯片設(shè)計和光模塊封裝制造等環(huán)節(jié)，必須在仿真設(shè)計工具、工藝產(chǎn)線等上下游補齊短板，構(gòu)建完整的硅基光電子集成產(chǎn)業(yè)鏈，才有可能迎頭趕上。

  九峰山實驗室光電技術(shù)總監(jiān)劉思旸博士發(fā)表《JFS硅基化合物光電集成平臺與技術(shù)》報告，九峰山實驗室于2021年成立，基礎(chǔ)建設(shè)和設(shè)備總投資規(guī)模約80億元，聚焦化合物半導(dǎo)體，建立世界先進并具中國特色的公共的、開放的、共享的科研平臺。硅基光電子技術(shù)的異質(zhì)集成需求主要解決發(fā)光 (InP)和探測 (Ge)功能的缺失，以及突破更低損耗 (SiN)、更高速率 (TFLN) 、 更高密度 (2.5D/3D集成)等性能瓶頸。當(dāng)前以TOWER、Global Foundies、Imec、新加坡AMF等晶圓制造公司引領(lǐng)全球硅基異質(zhì)集成平臺現(xiàn)狀發(fā)展，而國內(nèi)硅基異質(zhì)集成平臺的缺失，主要是缺乏明確產(chǎn)品形態(tài)及需求方牽引以及CMOS工藝線禁止異質(zhì)材料進入。九峰山實驗室瞄準國內(nèi)對硅基異質(zhì)集成技術(shù)平臺的需求，JFS硅基異質(zhì)集成技術(shù)開發(fā)項目宗旨是解決硅基異質(zhì)集成中的共性技術(shù)瓶頸，面向產(chǎn)業(yè)需求的晶圓級硅基異質(zhì)集成共性技術(shù)開發(fā)，包含InP、TFLN等材料，運作模式以JFS作為項目發(fā)起方，多方作為 J-WHIP成員共同參與技術(shù)開發(fā)，共享技術(shù)IP成果。

  三安集成產(chǎn)品經(jīng)理王迪發(fā)表《大功率HP DFB在硅光領(lǐng)域的應(yīng)用》報告，三安集成光芯片已在5G網(wǎng)絡(luò)、移動終端、新能源、光通信等諸多應(yīng)用中大批量交付。憑借優(yōu)異的產(chǎn)品性能和實測可靠性以及準時交付能力，獲得全球客戶的信賴。針對硅光應(yīng)用，三安集成提供40mW/70mW CWDM4/1310nm EEL（DFB），目前40mW HP DFB和70mW HP DFB皆獲得優(yōu)秀測試數(shù)據(jù)，40mW HP DFB已通過各類雙85°C 2000小時可靠性測試。廈門市超光集成電路有限公司，由 POET Technologies Inc.與廈門市三安集成電路有限公司合資，于2021 年初成立。通過采用先進的硅光集成封裝技術(shù)，開發(fā)、制造和提供高速光互聯(lián)產(chǎn)品和解決方案。POET optical interposer 是集成了多種光學(xué)元件的硅光芯片，具有尺寸小、低損耗、溫度不敏感，與CMOS工藝兼容等特點。SPX OE采用先進的flip-chip設(shè)計和混合集成工藝，具有尺寸小、功耗低、成本低和設(shè)計新穎等特點，便于客戶應(yīng)用，并極大地簡化客戶的產(chǎn)品設(shè)計。

  逍遙科技產(chǎn)品總監(jiān)陳昇祐發(fā)表《光電芯片設(shè)計使用 PIC Studio 進行仿真及版圖實現(xiàn)驗證》報告，公司聚焦超越摩爾的EDA軟件開發(fā)，自主研發(fā)的PIC Studio是一款支持光電芯片原理圖設(shè)計、仿真及版圖驗證的國產(chǎn)EDA軟件，目前已用于商業(yè)用戶的硅基以及化合物光電芯片設(shè)計流程中，該軟件形成了國產(chǎn)自主知識產(chǎn)權(quán)，其特點優(yōu)勢在于依托國內(nèi)優(yōu)秀開發(fā)團隊，可快速響應(yīng)光電子芯片客戶的客制化開發(fā)需求。此外，PIC Studio提供開放式設(shè)計環(huán)境，可以兼容FDTD/EME/FEM/TCAD 等求解器以及 Spice 仿真器。為培養(yǎng)硅光芯片設(shè)計開發(fā)水平發(fā)展，逍遙科技提供一系列硅光芯片設(shè)計培訓(xùn)教程，包括硅光芯片鏈路設(shè)計與仿真教程使用pSim實操上手完成硅光鏈路設(shè)計，以及硅光芯片版圖設(shè)計教程，使用 PhotoCAD學(xué)習(xí)器件、鏈路及自動布局布線。

  阿里巴巴資深技術(shù)專家梁迪發(fā)表《硅基光電子技術(shù)持續(xù)發(fā)展的前景展望》報告，當(dāng)前全球硅光生態(tài)圈日漸成熟，但硅光芯片如何集成光源仍是業(yè)界硅光技術(shù)發(fā)展所面臨的難題，基于InP材料的DFB激光器在硅平臺上實現(xiàn)異質(zhì)集成被認為是有效的解決方案。硅光技術(shù)發(fā)展的痛點包括如何實現(xiàn)更高速調(diào)制的200+G硅光MZI高速調(diào)制、如何進行薄膜鈮酸鋰調(diào)制器的異質(zhì)集成。密集波分復(fù)用（DWDM）依然是帶寬持續(xù)迭代的方式之一。此外，硅光技術(shù)發(fā)展痛點還在于如何真正將CMOS平臺的低成本、大規(guī)模制造優(yōu)勢帶到光電子領(lǐng)域，更高密度CPO共封裝光學(xué)應(yīng)用將有望成為推動硅光芯片真正大規(guī)?；尿?qū)動力。

會議主持人：國家信息光電子創(chuàng)新中心 傅焰峰博士

  中科創(chuàng)星創(chuàng)始合伙人袁博發(fā)表《科技投資至光電子》報告，新一代信息技術(shù)是智能化時代的基礎(chǔ)，光電子技術(shù)是支撐其發(fā)展的核心技術(shù)。根據(jù)國際光學(xué)工程學(xué)會SPIE統(tǒng)計分析，2012年光子產(chǎn)業(yè)的總營收為1.5萬億美元。中科創(chuàng)星在光纖傳感、光纖通信、激光通信、光子計算、量子計算、數(shù)據(jù)中心、光子存儲、AR/VR等光子領(lǐng)域進行了諸多投資布局，在信息傳輸領(lǐng)域，光通信領(lǐng)域的硅光應(yīng)用趨勢已經(jīng)被驗證：數(shù)據(jù)中心場景下CSP和云提供商正轉(zhuǎn)向大規(guī)模數(shù)據(jù)中心，Capex支出特續(xù)提升以支持客戶的高帶寬需求，通信速率正由100-200C向400G、 800G、1.6T、32T迭代，而且達代周期持續(xù)縮短；多通道技術(shù)成為確定需求，高集成高速硅光芯片成為性價比更優(yōu)越的選項。

  中科院微電子所研究員李志華發(fā)表《SiN-Ge-SOI硅光集成工藝開發(fā)》報告， 硅光技術(shù)是基于硅和硅基襯底材料(如 SiGe/Si、SOI 等)，利用現(xiàn)有CMOS工藝進行光器件開發(fā)和集成的新一代技術(shù)。中科院微電子所（IMECAS）基于8英寸CMOS工藝線開發(fā)了成套硅光技術(shù)，包括硅光流片工藝庫和基礎(chǔ)器件庫，制定了硅光器件和芯片的設(shè)計規(guī)則和工藝規(guī)范，形成了硅光PDK。2017年5月正式發(fā)布國內(nèi)首個具有完整硅光工藝流片能力的硅光平臺，成為硅光共性技術(shù)研發(fā)基地。截止到2023年4月，微電子所硅光子平臺已為280個客戶提供了22批次MPW流片服務(wù)和70次定制化流片服務(wù)，成為連接科研單位和工業(yè)界的中間紐帶，為我國硅光子技術(shù)研究和產(chǎn)品研發(fā)提供了有力的支持。

  武漢光電國家研究中心國偉華教授發(fā)表《薄膜鈮酸鋰調(diào)制器的商業(yè)化思考》報告，薄膜鈮酸鋰材料具有高帶寬、低偏置電壓、低片上損耗并支持高功率、線性電光響應(yīng)等諸多優(yōu)勢。在單通道調(diào)制器上，薄膜鈮酸鋰余傳統(tǒng)體鈮酸鋰和InP EML相比具有更強調(diào)制性能，但耦合損耗劣勢需要進一步解決。薄膜鈮酸鋰調(diào)制器想要進入PON市場，還需要解決與高功率DFB激光器集成的瓶頸。在多通道調(diào)制器方面，在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用主要面臨EML調(diào)制器和硅光調(diào)制器的競爭，薄膜鈮酸鋰調(diào)制器需要解決芯片良品率，找到合適的晶圓尺寸和激光器集成方式。薄膜鈮酸鋰調(diào)制器本身擁有很好的參數(shù)指標，也面臨著很好的商業(yè)化機會。武漢光電國家研究中心提出倒裝焊結(jié)合垂直耦合的方案，并攜手寧波元芯光電等合作伙伴驗證該方案的可行性，這將有助推動薄膜鈮酸鋰商業(yè)化發(fā)展。

  華工正源數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品線產(chǎn)品經(jīng)理韓靜發(fā)表《超高速硅光模塊應(yīng)用發(fā)展》報告，從數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、人工智能對帶寬的驅(qū)動、LPO（線性驅(qū)動可插拔光學(xué)）的特點及優(yōu)勢、LPO的關(guān)鍵技術(shù)及進展等方面，對下一代光電子技術(shù)進行了詳細的闡述。韓靜提出：光模塊的發(fā)展始終受用戶低功耗、低成本、高密度需求的影響，其演進方向為單波長速率、調(diào)制級數(shù)和調(diào)制模式。當(dāng)前AI應(yīng)用驅(qū)動算力基礎(chǔ)設(shè)施部署新型交換機，更大帶寬和更多光學(xué)。LPO技術(shù)無需DSP或者CDR芯片，但是Driver需要集成CTLE功能，TIA需要集成Pre-emphasis功能。相比傳統(tǒng)的DSP方案，LPO技術(shù)能夠顯著降低功耗和延遲。

  仕佳光子無源產(chǎn)品線總經(jīng)理尹小杰發(fā)表《基于二氧化硅材料的無源光波導(dǎo)芯片技術(shù)研究及工藝平臺建設(shè)》報告，硅基二氧化硅光波導(dǎo)材料具有傳輸損耗小、光纖折射率匹配帶來低耦合損耗、機械強度高以及半導(dǎo)體工藝流程部分兼容，制作工藝相對成熟等優(yōu)勢，基于二氧化硅材料大多應(yīng)用于無源器件的制作，如光分路器、AWG、光柵濾波器、耦合器、熱光開關(guān)、可調(diào)光衰減等。仕佳光子投資5億多元，打造6400平方米超凈間的PLC光子集成平臺，擁有國內(nèi)最先進的6英寸PLC產(chǎn)線、技術(shù)研發(fā)團隊和自主設(shè)計研發(fā)能力。由于光的維度太多，單一材料體系很難實現(xiàn)集成，無源/有源混合集成將是未來，多材料體系混合集成將成為未來發(fā)展趨勢之一。此外在硅光技術(shù)的推動下，無源光芯片的標準化流片在進一步推進。

  光迅科技集成產(chǎn)品線總監(jiān)、正高級工程師羅清發(fā)表《ZR在互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用》報告，在IP Over DWDM的趨勢下，小體積的QSFP56-DD/OSFP封裝獲得應(yīng)用，同時支持 OIF 400ZR／OpenZR＋ 光電規(guī)范，符合CMIS和C-CMIS MSA等軟硬件協(xié)議標準，不同廠商間具備實現(xiàn)互聯(lián)互通基礎(chǔ)。800ZR coherent 標準取得了一些發(fā)展，ROSNR tolerance 和Rx Power Range 兩項關(guān)鍵光學(xué)規(guī)格達成共識，LD/FEE/FDD 定義，信道劃分、光學(xué)指標和性能監(jiān)控等方面，大體沿用400ZR 標準過渡到800ZR。而ZR相干光器件發(fā)展趨勢體現(xiàn)在ITLA采用Nano封裝甚至TOSA封裝趨勢演進，線寬要求300KHz→100KHz；CDM和ICR 在400G/800G ZR 時代SiPh是主流，COSA或MCM封裝是優(yōu)先選擇。最后，AIGC對相干ZR的需求產(chǎn)生影響，更大級別算力需求或帶來更大規(guī)模的分布式算力要求，有望推動800ZR提前部署。

  Newport高級應(yīng)用工程師尹磊發(fā)表《硅光子學(xué)中的精密對準和測量》報告，儀器集團MKS是一家以技術(shù)為導(dǎo)向的科技公司，2022年營收達到35億美金，研發(fā)投入高達2.4億美金。全球員工有11,000人，大約有4000~5500位都是高級工程師。MKS產(chǎn)品涵蓋了半導(dǎo)體的全球市場，擁有全球33000家客戶。Newport對發(fā)射器和接收器技術(shù)做了更多的光對準技術(shù)，以方便單格焊接的制度等工藝。Newport設(shè)備的目的是為了減小光傳輸?shù)膿p耗，并提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)木取ｊP(guān)于耦合質(zhì)量提高的挑戰(zhàn)主要有兩點，一是耦合通道數(shù)，不管是單模還是多模光纖，都存在一端固定另一端進行組合，以及中間固定兩端耦合的方式。第二就是光束的形狀，常規(guī)的光纖如果發(fā)生的直徑是兩微米的話，一般建議做精密對比的時候，控制在在20~200納米內(nèi)。

  摩爾芯光聯(lián)合創(chuàng)始人王冠發(fā)表《基于硅光集成技術(shù)的FMCW激光雷達》報告，激光雷達架構(gòu)演進基本分為機械旋轉(zhuǎn)式、轉(zhuǎn)鏡/MEMS振鏡和Flash/OPA，當(dāng)前激光雷達主流為半固態(tài)MEMS幀鏡方案，而未來行業(yè)將聚焦以基于基于硅光的全固態(tài)激光雷達解決方案，即FMCW和OPA激光雷達，該方案采用1550nm低功率激光器和標準Ge PIN探測器（非SPAD/APD），關(guān)鍵技術(shù)包括窄線寬激光器、調(diào)制方式、線性化技術(shù)和硅光芯片。FMCW激光雷達在國外已有相關(guān)產(chǎn)品商用案例，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)仍需要繼續(xù)努力追趕。摩爾芯光擁有全球領(lǐng)先的硅光集成技術(shù)，整體采用硅光OPA + FMCW的技術(shù)路線，致力于打造極致性能、可靠性好、成本低的全固態(tài)激光 雷達（LiDAR）芯片及系統(tǒng)解決方案。

  蘇州六幺四創(chuàng)始人傅劍斌發(fā)表《基于微波光子技術(shù)的光電矢量分析技術(shù)及應(yīng)用》， 光電矢量分析技術(shù)包括采用標準光電頻響傳遞技術(shù)，內(nèi)置經(jīng)計量的光電接收機，通過待測件余計量件的對比測試，解耦計算得到光電器件的頻率響應(yīng)。六幺四與羅德與施瓦茨（R＆S）建立合作關(guān)系，共同打造通用光電元器件分析系統(tǒng)，測量頻率最高達110GHz，支持C波段、0波段和850nm波段，支持100/400/800Gbps光模塊芯片測試，典型用戶包括海思、華為、海信、NOIEC等。光電矢量分析技術(shù)面臨國外長期壟斷的局面，現(xiàn)有計量技術(shù)以外差法和光電采樣法，頻率分辨率有限（MHz），且實施難度大。此外面向相干光通信的器件頻域測試尚無可商用的頻域參數(shù)測試方案。

  深圳鵬城實驗室副研究員李科發(fā)表《112G波特率光電集成硅光發(fā)射機》報告，電學(xué)放大器和硅光調(diào)制器具有相同的設(shè)計邏輯，例如偏置電壓、器件本征帶寬、提升帶寬的方式（比如電感峰化技術(shù)）、更大版圖面積/功耗余更大插損/器件尺寸等，建議把電學(xué)領(lǐng)域用于提升電學(xué)放大器的技術(shù)應(yīng)用到電光調(diào)制器的設(shè)計實踐中。硅光調(diào)制器的帶寬極限和性能極限遠未到來，光電融合并非業(yè)界認為的光芯片+電芯片做簡單的物理級聯(lián)和聯(lián)合仿真，而是需要使用電芯片CMOS工藝的設(shè)計原來和成熟工程邏輯去設(shè)計光芯片，以實現(xiàn)光電系統(tǒng)。此外，業(yè)界需要解決的問題并非突破下一個性能極限，而是尋找創(chuàng)造新的功能。