層林盡染 第四屆中國硅光產(chǎn)業(yè)論壇圓滿舉辦

      ICC訊  落霞與孤鶩齊飛，秋水共長天一色。2021年10月28日，由國家信息光電子創(chuàng)新中心與光纖通信技術和網(wǎng)絡國家重點實驗室主辦，深圳市訊石信息咨詢有限公司承辦的第四屆中國硅光產(chǎn)業(yè)論壇（SiPC China 2021）在武漢光谷科技會展中心圓滿舉辦！會議現(xiàn)場迎來百余家企業(yè)的近300人出席聆聽，交流氣氛熱烈友好。也特別感謝贊助單位Sunyu Photonics Pte. Ltd 4、蘇州海光芯創(chuàng)光電科技股份有限公司、ficonTEC Service GmbH (Shanghai) Co., Ltd.和支持單位武漢光博會、中星聯(lián)華科技(北京)有限公司、廣西自貿(mào)區(qū)見炬科技有限公司對本次硅光論壇的大力支持！本文帶您領略演講瞬間，一起回顧論壇盛況。

會議現(xiàn)場

      會議開場由創(chuàng)新中心副董事長毛浩先生發(fā)表開場致辭。毛總提到：歡迎大家的到來，企業(yè)的愿景是企業(yè)發(fā)展的核心要素，創(chuàng)新中心匯集國內(nèi)所有行業(yè)專家的意見，把硅光打造為焦點，過去四年也持續(xù)不斷地努力。如今硅光技術也在受到大家的重視。無論是企業(yè)內(nèi)部還是外部國際環(huán)境，都在走向硅光。而在真正走向全面硅光也有一定距離，但我們充滿信心！各種應用場景的實現(xiàn)也在期待中。也歡迎大家積極探討，有望看到五年左右的硅光突破，抓住下一個風口，攜手共創(chuàng)行業(yè)的美好未來。

毛總致辭

      毛總的溫暖致辭過后進入正式演講環(huán)節(jié)。

K01 創(chuàng)新中心技術研發(fā)總監(jiān)傅焰峰《打造面向應用的光子集成中國芯》

      傅總介紹了硅光技術的六大特點，和創(chuàng)新中心在硅光芯片設計和驗證上的努力和成果，現(xiàn)在創(chuàng)新中心芯片流片項目已完成，現(xiàn)在已經(jīng)有相應的產(chǎn)品了。

關于光電子器件集成封裝技術的演變，傅總表示光電子器件從分立和低速走向高速和集成。而光引擎技術的競爭，高帶寬、高密度、低功耗光引擎技術是方向。而光電共封裝（CPO）的關鍵技術在于板卡式交換機與3D集成引擎。

      傅總還介紹了創(chuàng)新中心在集成封裝上也取得了一些基礎建設成果，已經(jīng)建設有適應高帶寬、高密度光電集成封裝典型工藝，以及3D集成光引擎制造設備等，以及在共性關鍵技術的突破。

K02 中國電信工程師劉昊《電信光模塊需求與應用探討》（線上）

      劉工演講提到，業(yè)務流量增長助力硅光產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，前傳光模塊也在向50/100G演進，而城域接入與匯聚層有WDM下沉的兩種路線，數(shù)據(jù)中心DCI- BOX構建開放光網(wǎng)絡，城域超長距和骨干線路側向相干高速、高集成度演進。劉工在小結中提到，IM-DD技術選擇，需求和成本雙重驅(qū)動，相干光模塊單波速率持續(xù)提升，高速光電芯片和器件是關鍵。

      劉工提到對光網(wǎng)絡的需求是開放解耦，自主管控，而對光模塊的需求是統(tǒng)一管理，智能運維。更多精彩內(nèi)容，敬請現(xiàn)場聆聽。

K03 中國聯(lián)通高級工程師沈世奎《硅基光電子集成技術在運營商網(wǎng)絡應用的探討》（線上）

      首先沈工提到光電子集成已成為行業(yè)趨勢，硅基光電子集成是熱點，同時也闡述了硅基光電子集成技術產(chǎn)業(yè)生態(tài)概貌。對于硅基光電子集成技術發(fā)展趨勢和挑戰(zhàn)主要在于工藝制成與微電子不同，產(chǎn)品開發(fā)風險存在，以及存在激光器光源集成、光纖耦合以及熱管理等難點，而硅基光電集成在通信設備中除激光器外，已可實現(xiàn)光模塊中大部分功能器件，硅基發(fā)光產(chǎn)業(yè)化仍然比較遙遠。

      最后沈工在總結中提到，中國在硅光電子集成產(chǎn)業(yè)鏈還存在較大差距，國內(nèi)公司更多集中在芯片設計和光模塊封裝制造等環(huán)節(jié)，必須在仿真設計工具、工藝產(chǎn)線等上下游補齊短板，構建完整的硅基光電子集成產(chǎn)業(yè)鏈，才有可能實現(xiàn)并跑和彎道超車。

K04 中國信科光量子技術主任研究員錢懿《硅光技術加持下的量子通信》

      錢主任講到量子密鑰分發(fā)以及量子密鑰分發(fā)的典型應用場景。內(nèi)容過于專業(yè)，建議現(xiàn)場聆聽。

K05 華為數(shù)通產(chǎn)品線產(chǎn)品規(guī)劃專家謝耀輝《從數(shù)通應用看硅光的現(xiàn)在與未來》

      謝總提到硅光的痛點，在功耗和成本上都呈弱勢，耦合損耗大+光源必須大功率CW DFB Laser，導致100G時期硅光沒有絕對優(yōu)勢。

k06 Sunyu Photonics Technical director Johnny Yap<Challenges & Solution in Realising Scalable Automated Silicon Photonics Measurement >

      首先，Johnny Yap介紹了硅光的優(yōu)勢及應用，其中硅光測試十分昂貴又低效，導致硅光成本高。對此，Sanyu 設計出了新的測試方案，更多細節(jié)，敬請現(xiàn)場聆聽。

k07 北京量子信息科學研究院研究員強曉剛《硅基集成光學量子計算技術》（線上）

      強曉剛研究員講到基礎光量子器件和集成光學量子計算技術發(fā)展，介紹了基于通用兩比特光量子計算芯片，北京量子信息科學研究院做出的成果。更多詳細內(nèi)容，敬請現(xiàn)場聆聽。

K08 阿里巴巴光子集成高級技術專家李淼峰《硅光技術產(chǎn)業(yè)化的痛點和落腳點》

      李淼峰指出了硅光產(chǎn)業(yè)當前面臨的痛點，包括：Fab生態(tài)不成熟、缺乏完備的從物理層工藝到系統(tǒng)級性能的設計和仿真工具、復雜的高速高密度封裝技術、低成本高可靠性的光源（Intel效果最好，業(yè)界多使用外置方案）、高效率低損耗的有緣區(qū)結構、高效的端面耦合器、全自動的晶圓級芯片測試篩選、光電協(xié)同設計。

      未來IT基礎設施投資將由數(shù)據(jù)中心主導，而阿里巴巴全球擁有60多個數(shù)據(jù)中心區(qū)域，對硅光產(chǎn)業(yè)利好。數(shù)據(jù)中心互聯(lián)的兩大趨勢：短距離多路并行和相干下沉，正是硅光集成的優(yōu)勢：例如高密度多路并行、高復雜度相干調(diào)制，以及在3.2T時代的CPO需求只有SiP支持。數(shù)據(jù)中心硅光模塊需要在成本和功耗持續(xù)改善。400G時代波分方案成本略輸于多路并行方案，800G這種差距將會放大。

      隨著速率升級，未來總體成本中的可插拔光學器件成本占比將會持續(xù)增長，達到80%，CPO是控制光學成本的創(chuàng)新方案，在散熱和密度都有優(yōu)勢。李博士還提到單波長100G和200G情況，認為單波長100G生命周期很長，單波200G預計從2024年甚至更晚才開始出量（電芯片更晚達到200G單波）。最后他還進行總結，性能是相干產(chǎn)品決勝因素，芯片是數(shù)通領域的決勝因素，CPO需求將在5年后甚至更遠才出現(xiàn)，但是硅光將在CPO時代有壓倒性優(yōu)勢。800G/1.6T將是可插拔模塊占據(jù)主導，單波長100G仍有很長周期。

K09 海光芯創(chuàng)首席科學家陳曉剛《硅光技術最新發(fā)展及其在超高速光交換網(wǎng)絡的應用》

      陳博士表示光子集成經(jīng)歷了從分立器件、集成器件再到集成模塊、集成系統(tǒng)。硅本身不是很理想的發(fā)光材料。電子集成的核心器件尺寸再幾個到十幾個納米，而光子集成則是毫米級。

      硅光高速模塊的基本架構，包括Driver/TIA、SiP Rx/Tx等，現(xiàn)階段的硅光PIC結構相對簡單，便于設計、制造和調(diào)測。這類硅光PIC的光學性能可預測性較高，傳輸損耗低，芯片的一致性和可靠性易保障，利于大規(guī)模生產(chǎn)并，認為硅光PIC和光纖的連接方案的效率是產(chǎn)品成功的關鍵。在硅光技術平臺上，使光模塊達到800G/1.6T以上總帶寬的方案，主要通過三個維度的技術革新：光的并行傳輸特性、更高階的編碼方案、提高調(diào)制器的調(diào)制速率和光電探測器的檢測速率。

      超高速硅光模塊的集成方案，包括片上集成、一體化封裝(CPO)，而硅光模塊的封測要重點關注光纖于硅光波導的耦合，將光源和硅光芯片單片集成以前，如何將激光信號有效地耦合到生產(chǎn)過程中的晶圓上，完成切割前的產(chǎn)品檢測是實現(xiàn)硅光芯片大規(guī)模量產(chǎn)的必要條件。海光芯創(chuàng)打造Wafer in，Module out硅光封測與制造平臺，擁有硅光芯片的晶圓級封測平臺、Die bonding和 Wire bonding 自動化設備、自動化多通道耦合，硅光引擎和模塊的校準測試平臺。通過和硅光芯片生產(chǎn)廠商的合作，公司已經(jīng)基本建立硅光模塊的生產(chǎn)，封裝和自動測試能力。

      最后，陳博士還提到硅光未來方向的展望，例如芯片級光互連網(wǎng)絡的單片集成的光電一體化芯片、硅光器件于微電子芯片的集成，可編程光子芯片、片上實驗室以及可穿戴設備等。

K10 上海交通大學教授蘇翼凱《硅光器件極限性能的探討》（線上）

      蘇教授提到，在光與電傳輸?shù)男阅鼙容^上，目前光互連優(yōu)勢體現(xiàn)在1米以上的距離。如何提升光的總體性能，特別是高容量、低損耗，硅光互聯(lián)目標一是實現(xiàn)100Tbps，1 pj/bit，第二目標是達到1pbs，100fj/bit。

      蘇教授表示硅光互聯(lián)的未來限制因素主要包括密度/尺寸、光學帶寬以及功耗等，波導陣列密度包括分離波導、耦合波導、密集非對稱波導等，硅光器件尺寸需要新設計、新結構和新的工藝。

K11 ficonTEC中國總經(jīng)理曹志強《硅光封測全流程自動化解決方案》

     曹總表示ficonTEC的核心部分是給所有組裝和測試提供平臺。半導體的組裝發(fā)展和硅光組裝發(fā)展是相似的，硅光組裝發(fā)展的速度遠遠快于半導體。光模塊成本當中組裝測試成本占比很重，如何降成本避免不了測試這塊的思考。

      硅光測試不同于單一電或光的測試，而是混合的，所以需要一些約定俗成的規(guī)律就行設備的標準化，也就間接降低成本。

K12 亨通洛克利CTO陳奔《機會與挑戰(zhàn)——硅光在數(shù)據(jù)中心的應用》

      陳奔博士從產(chǎn)業(yè)機會角度展開，介紹了市場前景之大，數(shù)據(jù)中心市場巨大。電芯片、交換機面板都在以可預見的速率增長，數(shù)據(jù)中心將是硅光的主要市場。

      從機會上講，硅光有眾多優(yōu)勢，潛在的低成本優(yōu)勢、低功耗、可擴張性、高集成度、潛在高良率、可靠。有優(yōu)勢便會存在挑戰(zhàn)，硅光的主要挑戰(zhàn)是高插入損耗、光入和光出、缺少成熟的硅光公共代工廠、需要一些專門的工藝和專門的工藝控制、市場規(guī)模吸引力有限、初期投資巨大。

      陳博士根據(jù)原理趨勢做了成本趨勢對比圖，在一定量以后，硅光還是有優(yōu)勢的。按百分比來看，硅光的成本優(yōu)勢在30-35%之間。

陳奔博士還指出CPO面臨的挑戰(zhàn)有熱管理、電端口連接靈活性和標準化問題。

K13 聯(lián)合微電子中心項目經(jīng)理曹國威《CUMEC硅光芯片解決方案》

    曹經(jīng)理介紹了聯(lián)合微電子在硅光芯片設計平臺方面的建設工作，打造硅基光電子PDK，具備器件物理仿真、鏈路/系統(tǒng)仿真、版圖工具、物理驗證和工藝優(yōu)化能力。

     CUMEC持續(xù)為業(yè)界用戶提供“一站式”硅光解決方案，包括產(chǎn)業(yè)共性技術平臺的建造，推動工藝迭代與穩(wěn)定性提升，提供面向應用需求的器件優(yōu)化。同時，建造新應用解決方案，定義與定制新工藝流程，縮短新應用的上市進程。

K14 倫敦大學學院研究院陳思銘《硅基量子點激光器的研究進展》

      倫敦大學學院研究院陳思銘發(fā)表《硅基量子點激光器的研究進展》報告，指出將II-V組發(fā)光材料直接外延集成在硅襯底上，將實現(xiàn)很理想的硅基光電子器件。陳思銘認為，III-V族量子點是實現(xiàn)這一目標的有效方式，它具有三維量子限制效應，尺寸在納米級的半導體“簇從?？梢越档凸陌l(fā)熱、無制冷工作，減少溫度控制器、減少外部調(diào)制器的使用等優(yōu)勢。而量子點結構作為硅基外延III-V族激光器的核心優(yōu)勢就是缺陷免疫的能力。

       在發(fā)展路線上，首先是斜切角硅基外延，業(yè)界第一次成功將III-V族材料在鍺襯底上生長，其后是鍺硅襯底上生長III-V材料，實現(xiàn)硅基量子阱激光器最高200小時的使用壽命。但是鍺襯底不利于光導入硅基波導。陳思銘介紹了業(yè)界首例可實用的硅基量子點激光器，在斜切角的硅襯底上通過遷移增強外延等技術，引入應變補償超晶格缺陷過濾層，解決了斜切角硅襯底與III-V族材料異質(zhì)融合問題。

       陳思銘最后總結表示，硅基外延量子點激光器分立器件已達到商業(yè)化標準，一旦在大尺寸硅襯底上實現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)將會對光通信激光器市場造成一定的沖擊。全分子束外延技術在工藝流程、制備成本，良品率等方面更具優(yōu)勢。同時，硅基外延量子點激光器技術進入了關鍵發(fā)展時期，急需打造面向集成量子點激光器的硅光子工藝平臺，促成III-V半導體材料與CMOS工藝的融合。

K15 中科院半導體所副研究員李智勇《硅光子技術應用的發(fā)展建言》（線上）

      中科院半導體所副研究員李智勇發(fā)表《硅光子技術應用的發(fā)展建言》報告，他表示硅光子技術應用已歷經(jīng)實踐，形成了產(chǎn)業(yè)鏈條和生態(tài)環(huán)境。針對通信等應用要求，新一代硅光子亟待快速推進發(fā)展。事實上，硅光子技術已經(jīng)拓展至傳感、信息處理等領域，針對自動駕駛、人工智能應用以及激光陀螺。

       從新技術到新應用，都必須引導產(chǎn)業(yè)資源的投入和凝聚，回歸初衷就是全面升級和完善硅光子技術應用。

K16 浙江大學劉柳《硅基混合集成有源光器件和芯片》（線上）

      菊未全開桂飄香，江城十日似梅黃。再次感謝參會嘉賓的到場支持，也十分感激主辦單位國家信息光電子創(chuàng)新中心、光纖通信技術和網(wǎng)絡國家重點實驗室，贊助單位Sunyu Photonics Pte. Ltd 4、蘇州海光芯創(chuàng)光電科技股份有限公司、ficonTEC Service GmbH (Shanghai) Co., Ltd.，和支持單位武漢光博會、中星聯(lián)華科技(北京)有限公司、廣西自貿(mào)區(qū)見炬科技有限公司對本次硅光論壇的鼎力支持，下次訊石會議再見。