聚焦硅光創(chuàng)新動態(tài) 第二屆中國硅光產(chǎn)業(yè)論壇圓滿舉辦！

       ICCSZ訊 11月12日，第二屆中國硅光產(chǎn)業(yè)論壇在武漢成功舉辦，本次會由國家信息光電子創(chuàng)新中心主辦，深圳市訊石信息咨詢有限公司承辦，“中國光谷”國際光電子博覽會協(xié)辦，以及由是德科技（中國）有限公司和華夏幸?；鶚I(yè)股份有限公司支持。論壇匯聚十多位來自國內(nèi)外硅光工業(yè)界和學(xué)術(shù)界專家，共同探討硅光技術(shù)應(yīng)用、硅光材料創(chuàng)新和硅光市場前景。

國家信息光電子創(chuàng)新中心副董事長 毛浩

       在論壇上，國家信息光電子創(chuàng)新中心副董事長毛浩發(fā)表開幕致辭，他表示硅光論壇將產(chǎn)業(yè)鏈匯聚一起，主要是探討硅光技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。因為經(jīng)過充分的調(diào)查與實踐，硅光技術(shù)被認(rèn)為是行業(yè)最終需要突破的產(chǎn)業(yè)共性瓶頸。隨著5G商用，5G承載場景對硅光技術(shù)的需求更加明顯，在已經(jīng)實現(xiàn)規(guī)模商用的數(shù)據(jù)中心市場中，硅光產(chǎn)品也在不斷向更高速階段沖擊，例如阿里巴巴推出400G ZR硅光模塊。國際上的硅光并購案例也在快速推動硅光資源的整合，以及國外先進(jìn)硅光平臺發(fā)展引起國內(nèi)的思考?？梢哉f，硅光產(chǎn)業(yè)日新月異，而我們產(chǎn)業(yè)鏈還需要加速硅光產(chǎn)業(yè)商用化，這是國家信息光電子創(chuàng)新中心成立的意義，目的是匯聚社會資源，推動人才、技術(shù)和產(chǎn)品的商用化，不與上下游競爭，卻發(fā)揮產(chǎn)業(yè)資源最大優(yōu)勢，實現(xiàn)硅光產(chǎn)業(yè)瓶頸的突破。最后感謝各方單位對本次論壇的支持。

國家信息光電子創(chuàng)新中心專家 傅焰峰

       國家信息光電子創(chuàng)新中心專家傅焰峰博士發(fā)表《國家信息光電子創(chuàng)新中心建設(shè)與發(fā)展》的主題報告。傅博士表示，創(chuàng)新中心擬重點建設(shè)芯片工藝開發(fā)和中實驗平臺，疏通產(chǎn)業(yè)鏈條和技術(shù)管道。硅光平臺擁有國內(nèi)首套自動化8/12寸硅光晶圓篩檢系統(tǒng)，效率可達(dá)3000片/年，目前開始對外服務(wù)。

       在成果方面，創(chuàng)新中心在國際上6個主流硅光晶圓廠完成了>20次流片，建立自主IP庫。實現(xiàn)>60個光電元件的單片集成，包括調(diào)制器、探測器、光學(xué)復(fù)用 器、相位控制器等，芯片集成度達(dá)到國際領(lǐng)先水平。同時，國內(nèi)最早實現(xiàn)50Gb/s硅光芯片 與CMOS驅(qū)動器的高速集成。研制出國內(nèi)首款1×100G硅光調(diào)制器芯片和模塊樣機。

       創(chuàng)新中心正在研發(fā)25G波長可調(diào)光芯片，與光迅聯(lián)合研制25G可調(diào)諧光發(fā)射組件，實現(xiàn)硅基調(diào)制器與III-V SG-DBR可調(diào)激光器芯片混合集成，樣品2019年Q3公布。還有預(yù)研超高速率光子芯片，其單通道調(diào)制速率達(dá)120Gbaud NRZ，220Gb/s PAM4，是全球最快光芯片之一，為未來十年提供技術(shù)儲備。

中國信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所寬帶網(wǎng)絡(luò)研究部主任 趙文玉

       中國信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所寬帶網(wǎng)絡(luò)研究部主任趙文玉博士講述《硅光技術(shù)及應(yīng)用探討》：當(dāng)前多方需求推動硅光快速發(fā)展，目前光器件市場仍以III-V族材料為主，硅光集成的市場份額，在2014年開始啟動（4%），未來會持續(xù)上升，預(yù)計 2023年將達(dá)到20%。硅光封裝方面，非氣密封裝趨勢明顯，貼裝光源應(yīng)用最廣。因為從成本角度考慮，光芯片降成本的空間越來越小，推動封裝技 術(shù)從比較昂貴的氣密封裝走向低成本的非氣密封裝成為有效手 段。 從體積角度考慮，對于400G時代，通道數(shù)的翻倍使得體積控制成為必要。數(shù)據(jù)中心100G PSM4短距離和400G高速應(yīng)用優(yōu)勢非常明顯，數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)非常適合硅光技術(shù)，在500米數(shù)據(jù)中心互聯(lián)的100G QSFP28 PSM4 光模塊產(chǎn)品市場，硅光混合集成方案份額已達(dá)到近80%。

華為專家 謝耀輝

       華為公司專家謝耀輝博士發(fā)表《客戶視角看光模塊與硅光產(chǎn)業(yè)》的主題報告，他表示光模塊的大帶寬高速互連能力，可以涵蓋數(shù)十米到上千公里的場景，因此具有很高的商業(yè)價值。光模塊應(yīng)該看作是一個子系統(tǒng)，只有進(jìn)行單板器件級別的適 配與測試，才能保證光模塊 在設(shè)備上各項參數(shù)最優(yōu)，長期穩(wěn)定運行。硅光模塊具有極簡架構(gòu)、經(jīng)濟量產(chǎn)、高度集成、可插拔和光口標(biāo)準(zhǔn)帶來的互聯(lián)互通。硅光技術(shù)可行路徑，謝博士推薦異質(zhì)平臺的集成，要探索電組件與光組件的最佳集成，建設(shè)面向未來的基礎(chǔ)光電平臺，這需要產(chǎn)業(yè)協(xié)同和持續(xù)投入。

       硅光產(chǎn)業(yè)兩端是Foundry和客戶，這兩頭都聚焦在北美，處于領(lǐng)先狀態(tài)。盡管如此，硅光技術(shù)平臺依然具有挑戰(zhàn)，尤其是光源集成、封裝插損、損耗等因素，而且傳統(tǒng)直調(diào)Vcsel和直調(diào)DML其實比硅光在同等場景中更有優(yōu)勢，硅光未來還需要力爭實現(xiàn)“芯片出光”?？傮w而言，硅光技術(shù)可有效滿足未來流量增長的的訴求，但需要產(chǎn)業(yè)協(xié)同，在異質(zhì)集成方向大力發(fā)展。

烽火通信系統(tǒng)部產(chǎn)品經(jīng)理 曹權(quán)

       烽火通信系統(tǒng)部產(chǎn)品經(jīng)理曹權(quán)博士發(fā)表《光傳輸系統(tǒng)中的硅光技術(shù)應(yīng)用需求》，曹博士表示相干光傳輸?shù)膯文K容量正在進(jìn)入400G/800G時代，其應(yīng)用不僅局限在長途傳輸，會擴展到DCI互聯(lián)應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)的分立光器件已經(jīng)不能支持CFP2的可插拔演進(jìn)（小型化）。因此，他看好硅光子和InP的集成光子學(xué)技術(shù)是未來相干模塊的關(guān)鍵技術(shù)。

       對于硅光子技術(shù)本身，由于其可利用CMOS大規(guī)模生產(chǎn)，以及良好的可靠性預(yù)期，近年來得到了大家的普遍關(guān)注。但是在相干領(lǐng)域，硅光子技術(shù)需要重點解決高波特率、低損耗、超寬的波長工作范圍以及低成本封裝，才能更好的發(fā)揮其優(yōu)勢。針對相干領(lǐng)域的硅光技術(shù)關(guān)鍵點，曹博士認(rèn)為主要是硅光調(diào)制器與RF IC的共同設(shè)計和優(yōu)化、寬光譜工作和控制技術(shù)、以及低成本封裝技術(shù)。他最后強調(diào)，一個穩(wěn)定和可靠的硅光fab是硅光產(chǎn)業(yè)一切的前提和基礎(chǔ)，希望硅光子擁有一個更加良好和健康的產(chǎn)業(yè)鏈。

 浙江大學(xué)求是特聘教授、國家杰出青年科學(xué)基金獲得者 戴道鋅

       浙江大學(xué)求是特聘教授、國家杰出青年科學(xué)基金獲得者戴道鋅教授發(fā)表演講主題“New technologies & applications for silicon photonics”，他表示硅光依然面臨很多問題，尤其是和磷化銦的競爭。硅光技術(shù)如何做到更好，應(yīng)該從高性能和低成本入手，而所謂低成本應(yīng)該是指有價值的低成本，CMOS兼容性要真正帶來低成本效益，重點要關(guān)注晶圓尺寸、器件密度、以及工藝和設(shè)計雙管齊下。封裝也是硅光成本的重要影響因素。當(dāng)前市場上，硅光晶圓尺寸正從6寸向8或12寸，180/150mm向低于100mm發(fā)展，這給成品率帶來很重要的提升。同時，沒有高性能的低成本是沒有意義的，而高性能要看重波導(dǎo)/交叉損耗、通道數(shù)和功耗或能效等，產(chǎn)業(yè)鏈需要新的技術(shù)來有效調(diào)控波導(dǎo)交叉損耗。

倫敦大學(xué)學(xué)院教授 陳思銘

       倫敦大學(xué)學(xué)院陳思銘教授發(fā)表“Quantum Dot Laser in Silicon Photonics：Direct Epitaxy”主題報告，如今硅光的優(yōu)勢和缺點已經(jīng)被廣泛描述，但硅材料不適合用來做發(fā)射器，III-V材料擁有無可比擬的優(yōu)勢。他對比不同硅上集成技術(shù)，直接外延（Direct Epitaxy）具有更高集成密度，兼容CMOS前端工藝，成本可以做到非常低。但也面臨線膨脹系數(shù)、晶格失配和極性或非極性曲面的挑戰(zhàn)。陳教授介紹了量子點技術(shù)，其可以實現(xiàn)很好的硅上直接外延。去同樣量子阱相比，量子點優(yōu)勢是對缺陷不敏感。片上外延生長III-V激光器已經(jīng)成為行業(yè)的共識，但是片上外延生長III-V材料遇到的挑戰(zhàn)依然需要行業(yè)共同討論克服。使用量子點激發(fā)片上外延生長III-V材料具有獨一無二的優(yōu)勢，為大規(guī)模的III-V/Si集成奠定基礎(chǔ)。在這方面，UCL實現(xiàn)了大規(guī)模硅上生長1.3μm InAs量子點激光器。

中山大學(xué)教授 蔡鑫倫

       中山大學(xué)蔡鑫倫教授講述《用于大容量通信系統(tǒng)的硅基光子集成器件》，他表示硅光技術(shù)是一次由光電子產(chǎn)業(yè)向微電子產(chǎn)業(yè)學(xué)習(xí)的機遇，是將設(shè)計和制造分開的硅光新模式，但PIC的特征是集成不同器件材料的多樣性，而CMOS模塊恰恰消滅了多樣性，只能做Foundry提供的器件，這可能導(dǎo)致不同芯片公司的同質(zhì)化。因此，硅光新模式要持續(xù)發(fā)展需要不斷開拓新市場，而要適應(yīng)不多市場領(lǐng)域的需求，硅光技術(shù)需要做更多創(chuàng)新，異質(zhì)集成是很好的技術(shù)選擇。蔡教授介紹鈮酸鋰薄膜材料（LNOI），其電光特性具有超高速、低電壓、低損耗，結(jié)合硅光CMOS工藝，是硅光異質(zhì)集成新的理想方式。蔡教授團(tuán)隊利用熱光效應(yīng)在Si-LN做了MZ調(diào)制，實現(xiàn)理想的帶寬。硅光材料有多種新材料，他建議產(chǎn)業(yè)鏈要關(guān)注SiN材料，它是一種性能優(yōu)良的光子集成材料，真正的CMOS兼容。

俄勒岡州立大學(xué)教授 王小龍

       俄勒岡州立大學(xué)王小龍教授發(fā)表“Beyond Silicon Photonics：the Route toward Hybrid Integration”，他提出透明導(dǎo)電氧化物（TCO）材料具有非常好的應(yīng)用前途，特別跟硅光結(jié)合的應(yīng)用前景非常好。未來應(yīng)對流量劇增中的需求，硅光成為大家關(guān)注的技術(shù)選擇。王教授表示調(diào)制器是硅光集成中非常關(guān)鍵的器件，并介紹透明導(dǎo)電氧化物材料（TCOs）作為調(diào)制器新型材料，TCO材料的制作工藝可以跟CMOS工藝兼容?；诨旌蟂i-TCO的微環(huán)形調(diào)制器，這種調(diào)制速率可達(dá)到1GHz，如果在優(yōu)化的金屬聯(lián)系設(shè)計上，新型調(diào)制器還有望實現(xiàn)高達(dá)44GHz速率?；诨旌蟃CO微型環(huán)陣列，王教授介紹其片上WDM系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可以自由實現(xiàn)熱調(diào)諧，并獲得極高帶寬密度和能效。

武漢大學(xué)教授 鄭國興

       武漢大學(xué)鄭國興教授發(fā)表《硅基超表面材料在信息光學(xué)中的應(yīng)用研究》，他表示超表面材料是學(xué)術(shù)研究熱點，先進(jìn)的制造技術(shù)是超表面應(yīng)用的關(guān)鍵，與傳統(tǒng)光學(xué)手段實現(xiàn)相位調(diào)控相比，納米磚超表面材料性能優(yōu)勢明顯。其效率方面，電介質(zhì)材料的納米磚理論效率可接近100%，金屬納米磚理論效率可接近90%。而波段方面，從可見光到紅外波段均可實現(xiàn)。在結(jié)構(gòu)方面，納米磚屬于純平面的超薄器件，具有體積小、重量輕、高度集成、裝校方便等突出優(yōu)勢，應(yīng)用面向新概念、高性能、芯片級的光電子功能器件，例如硅光子芯片。超表面材料技術(shù)還可以精密且連續(xù)位相調(diào)制，具有超大衍射角度，更高效率、工藝簡單，批量復(fù)制，同時，硅基超材料與半導(dǎo)體工藝兼容。

光迅科技市場部經(jīng)理 張玓

       光迅科技市場部經(jīng)理張玓博士發(fā)表主題為《下一代硅光收發(fā)器的技術(shù)挑戰(zhàn)和競爭力分析》，隨著5G商用和數(shù)據(jù)中心400G切換，硅光在下一代光收發(fā)器市場將獲得更加明確的應(yīng)用需求，但硅光技術(shù)與傳統(tǒng)III-V族技術(shù)的競爭會一直持續(xù)下去，傳統(tǒng)III-V族材料擁有更高性能的發(fā)光效率，在5G承載和數(shù)據(jù)中心架構(gòu)中，依然具有強大的競爭優(yōu)勢。不過，硅光的優(yōu)勢是III-V族難以取代?？傮w而言，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部和光互聯(lián)器件需求是持續(xù)上升的，硅光技術(shù)是一種可行的技術(shù)，與其他技術(shù)共存。他還提到相干技術(shù)在800G時代甚至更高將會下層之?dāng)?shù)據(jù)中心內(nèi)部。

亨通洛克利首席技術(shù)家 陳奔

       亨通洛克利首席技術(shù)家陳奔博士發(fā)表《硅光數(shù)通技術(shù)進(jìn)展和最近硅光研究趨勢》，他介紹了當(dāng)前行業(yè)知名硅光模塊商用公司的進(jìn)展，例如英特爾硅的硅光模塊采用混合集成光源，100G PSM4和100G CWDM4成功出貨，累計出貨超過100萬只。被思科收購的Luxtera采用光柵耦合方式和晶圓級封裝技術(shù)（EIC on PIC），產(chǎn)品以PSM4為主，已經(jīng)交付超過百萬只硅光模塊。Acacia擁有高端相干產(chǎn)品，硅光以及DSP技術(shù)，是長距離硅光技術(shù)的代表。阿里巴巴最近宣布自己的400G DR4硅光方案，其光引擎基于薄硅工藝的硅光Tx/Rx芯片，驅(qū)動和TIA芯片封裝在APE里面。

       亨通洛克利方面，陳奔博士介紹公司成功解決了混合集成激光器，采用Flip Chipped gain chip Array、電吸收調(diào)制器、鍺硅探測器、V型槽光纖接口以及線性TIA/Driver等。他介紹了亨通洛克利在112G PAM4眼圖性能，以及硅光的研究趨勢，尤其是OptpASIC，因為硅光并不專用于光模塊，OptoASIC將硅光陣列直接與核心集成電路接口，減少高頻信號在傳輸線上的功率損耗，實現(xiàn)低功耗。

光梓信息科技CTO 姜培

       光梓信息科技CTO姜培博士發(fā)表《硅光用高速IC/光電集成》，他表示在4G向5G演進(jìn)中，PAM技術(shù)使電借口是25G NRZ，光接口是12.5GBaud PAM4，因此10G光芯片依然有應(yīng)用價值。在高速光模塊中，PAM4調(diào)制是不可或缺的部分，需要部署DSP，但DSP價格很貴，他介紹lite-DSP采用一半模擬一半數(shù)字和Bulk-CMOS工藝，可以成為實現(xiàn)PAM4技術(shù)的有效方案。商用化PAM4路線已經(jīng)比較清晰，與DSP和Analog相比，Lite-DSP擁有較好的性能，較好的功耗和最好的成本，其BULK CMOS工藝在中國擁有較好的供應(yīng)鏈體系。對于大多數(shù)PAM4應(yīng)用（直接探測或非相干），基于Bulk-CMOS的Lite-DSP將是最具吸引力的方案。 

是德科技技術(shù)專家 朱振華

       是德科技技術(shù)專家朱振華發(fā)表《硅光測試方案介紹》，他指出硅光子器件應(yīng)用前景廣闊，從通信的電信和數(shù)通到傳感領(lǐng)域的激光雷達(dá)和消費電子等，需求的不斷上漲對硅光器件測試提出更高的要求。他認(rèn)為硅光器件的測試難點在于：光學(xué)耦合損耗，需要采用高功率可調(diào)諧光源或新型低損耗耦合技術(shù)解決；偏振對準(zhǔn)和偏振相關(guān)是難點之一，可以從Average IL/responsivity，PDL或首選偏振態(tài)下的響應(yīng)獲得結(jié)果。除此之外，探針影響也是硅光芯片的難題之一，基于LCA的On-Wafer頻域測試，可以通過deembedding消除RF探針影響。

聯(lián)合微電子中心硅基光電子總監(jiān) 馮俊波

       聯(lián)合微電子中心有限責(zé)任公司硅基光電子總監(jiān)馮俊波博士發(fā)表《硅基光電子工藝》報告，他表示CUMEC能力和戰(zhàn)略規(guī)劃，硅光子方面，2020年將完成8英寸SOI生產(chǎn)線建設(shè)，2022年完成12英寸SOI生產(chǎn)線建設(shè)，2020年啟動硅基量子點激光器研發(fā)，預(yù)計2023年投產(chǎn)。馮博士對比了硅光子和CMOS，比較版圖設(shè)計、材料分布和不同靈敏度的差異。他還分享了硅光子芯片封裝技術(shù)的新進(jìn)展，例如高密度封裝（40μm）、低損耗端面封裝（~1dB）和高速封裝（30Gbps）等。

中科院微電子所研究員 李志華

       中科院微電子所研究員李志華發(fā)表《硅光子技術(shù)服務(wù)平臺》報告，他表示中科院微電子所的核心產(chǎn)品是硅器件與集成、高頻高壓器件與集成、微電子儀器設(shè)備和光電技術(shù)研發(fā)。具備22-5nm關(guān)鍵工藝研發(fā)，180nm CD量產(chǎn)技術(shù)，CMOS和MEMS全流程以及硅基光子器件全流程能力。從歷史發(fā)展來看，微電子所在2015年成立硅光子平臺小組，2016年發(fā)布首版PDK，涵蓋硅光子平臺器件庫、設(shè)計規(guī)則和工藝規(guī)范，2017年實現(xiàn)PDK與商業(yè)軟件集成，2018年首次有源MPW試流片。他介紹微電子所硅光子平臺包括硅光子PDK、8英寸CMOS工藝線、工藝模塊以及仿真設(shè)計和光電測試。他最后還介紹了微電子所的光電封裝技術(shù)，包括TSV Interposer、晶圓凸點技術(shù)、封裝設(shè)計與仿真，硅光-MEMS-封裝異質(zhì)異構(gòu)3D集成等。

Lumerical公司專家 王旭

Mentor公司專家 David Zhuang

       隨后，Lumerical公司專家王旭博士介紹了《硅光仿真和設(shè)計技術(shù)》，Mentor公司專家David Zhuang介紹了《硅光自動化繪版工具》。王旭博士認(rèn)為硅光將引導(dǎo)光子集成技術(shù)發(fā)展，而對于硅光發(fā)展來說，技術(shù)、應(yīng)用以及生態(tài)系統(tǒng)缺一不可。硅光在有必要的情況下，將不斷集成其他技術(shù)。

       仿真設(shè)計是芯片設(shè)計的核心環(huán)節(jié)，對芯片產(chǎn)品的性能和測試前提。硅光芯片采用CMOS工藝，如何在硅片上大規(guī)模集成有源器件和無源器件，需要以仿真設(shè)計來制定方案。而硅光的自動化繪版對硅光設(shè)計效率有著顯著的提升，硅光設(shè)計工具是硅光模塊和硅光引擎設(shè)計工作的基本保障。隨著通信市場向更高速階段演進(jìn)，硅光芯片需求不斷釋放，大規(guī)模自動化的設(shè)計與驗證是產(chǎn)業(yè)升級的關(guān)鍵。

硅光產(chǎn)業(yè)論壇話題討論：IDM或Fabless

       論壇最后，多為專家共同組成了硅光產(chǎn)業(yè)鏈話題討論，話題為IDM或FABLESS，由國家信息光電子創(chuàng)新中心傅焰峰博士主持，騰訊數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)架構(gòu)師孫敏博士，亨通洛克利首席科學(xué)家陳奔博士，仕佳光子專家張家順博士、Golight副總經(jīng)理林小龍、LaserX市場總監(jiān)胡天琦和Luceda公司曹如平博士六位專家擔(dān)任話題討論嘉賓，圍繞硅光產(chǎn)業(yè)鏈模式：IDM還是Fabless進(jìn)行了深入的探討。

       會議至此，圓滿結(jié)束！18：30開始華夏幸福5G光電之夜，百余位光電子產(chǎn)業(yè)鏈專業(yè)人士共聚美好光電之夜。在此，特別感謝會議國家信息光電子創(chuàng)新中心，深圳市訊石信息咨詢有限公司，“中國光谷”國際光電子博覽會，是德科技（中國）有限公司和華夏幸?；鶚I(yè)股份有限公司等多家單位的鼎力支持!