第五屆中國硅光產業(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業(yè)論壇(SiPC China 2023)在武漢光谷圓滿舉行，本屆論壇匯聚國內外光電子行業(yè)達350余人，探索硅基光電子的技術研究現狀、硅光子產品的商業(yè)化發(fā)展，以及未來光電子技術演變路徑下硅基光電子的應用需求。來自NOEIC、中國信通院、中國聯通研究院、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、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，中國光器件產業(yè)已經成為全球最大的單一市場和最強產業(yè)供應鏈。光行業(yè)應繼續(xù)發(fā)揮全產業(yè)鏈的技術和制造優(yōu)勢，努力突破硅光技術的發(fā)展，是成為全球價值鏈頂端的關鍵，硅基光電子也是我國有望率先實現突破掐脖子技術的領域。本屆硅光產業(yè)鏈匯聚當前國內優(yōu)秀的硅光技術研究和產業(yè)化工作者，匯聚最強的硅光領域攻堅力量。黃總宣布第五屆硅光產業(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)新中心總經理肖希博士發(fā)表《構建創(chuàng)新技術平臺，賦能硅光產業(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，致力于突破產業(yè)鏈關鍵共性技術瓶頸，促進成果轉化，支撐新一代信息技術產業(yè)發(fā)展。在硅光領域，創(chuàng)新中心突破的硅光關鍵共性技術成果案例包括超高速光器件、光電協(xié)同技術、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調制器、電吸收調制器、微環(huán)調制器等有源器件上都獲得了優(yōu)秀的研發(fā)成果。硅光是未來網絡通信系統(tǒng)的基石，國家信息光電子創(chuàng)新中心將積極搭建產學研交流平臺，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。

  中國信通院技術與標準研究所副所長趙文玉發(fā)表《算力時代硅光典型應用探討》，硅光技術的關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族化合物半導體；制備硅基發(fā)光材料三種途徑。硅基發(fā)光已經成為公認的世界難題，但業(yè)界仍在不斷探索。對于硅光未來的應用發(fā)展，在通信應用方面，基于硅光的可插拔產品會在數通100G中短距、400G及以上短距保持一定優(yōu)勢。而CPO技術崛起，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，已得初步應用。硅光計算是使后摩爾時代計算技術突破傳統(tǒng)微電子計算極限的實際可行方案，產業(yè)整體處于起步階段，預計將先在部分專用市場中形成產品競爭力。硅光生化傳感技術取得初步成果，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在運營商網絡中的應用探討》，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，各有側重；最終用戶并不以材料體系和技術實現來選擇解決方案，而是以能否滿足應用需求，低成本建網為目的。在超100G短距離應用中，硅基光電子集成技術存在優(yōu)勢，更多應用仍然是來數據中心。如何讓電信網絡共享數據中心產業(yè)鏈紅利，是當前需要考慮和解決的問題。在城域相干應用中，尤其是在波分下沉趨勢下，硅基光電子集成技術存在優(yōu)勢和應用潛力。中國在硅基光電子集成產業(yè)鏈還存仍較大差距，國內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、工藝產線等上下游補齊短板，構建完整的硅基光電子集成產業(yè)鏈，才有可能迎頭趕上。

  九峰山實驗室光電技術總監(jiān)劉思旸博士發(fā)表《JFS硅基化合物光電集成平臺與技術》報告，九峰山實驗室于2021年成立，基礎建設和設備總投資規(guī)模約80億元，聚焦化合物半導體，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。硅基光電子技術的異質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。當前以TOWER、Global Foundies、Imec、新加坡AMF等晶圓制造公司引領全球硅基異質集成平臺現狀發(fā)展，而國內硅基異質集成平臺的缺失，主要是缺乏明確產品形態(tài)及需求方牽引以及CMOS工藝線禁止異質材料進入。九峰山實驗室瞄準國內對硅基異質集成技術平臺的需求，JFS硅基異質集成技術開發(fā)項目宗旨是解決硅基異質集成中的共性技術瓶頸，面向產業(yè)需求的晶圓級硅基異質集成共性技術開發(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成員共同參與技術開發(fā)，共享技術IP成果。

  三安集成產品經理王迪發(fā)表《大功率HP DFB在硅光領域的應用》報告，三安集成光芯片已在5G網絡、移動終端、新能源、光通信等諸多應用中大批量交付。憑借優(yōu)異的產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)秀測試數據，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，開發(fā)、制造和提供高速光互聯產品和解決方案。POET optical interposer 是集成了多種光學元件的硅光芯片，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設計和混合集成工藝，具有尺寸小、功耗低、成本低和設計新穎等特點，便于客戶應用，并極大地簡化客戶的產品設計。

  逍遙科技產品總監(jiān)陳昇祐發(fā)表《光電芯片設計使用 PIC Studio 進行仿真及版圖實現驗證》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計、仿真及版圖驗證的國產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計流程中，該軟件形成了國產自主知識產權，其特點優(yōu)勢在于依托國內優(yōu)秀開發(fā)團隊，可快速響應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)硅光芯片設計開發(fā)水平發(fā)展，逍遙科技提供一系列硅光芯片設計培訓教程，包括硅光芯片鏈路設計與仿真教程使用pSim實操上手完成硅光鏈路設計，以及硅光芯片版圖設計教程，使用 PhotoCAD學習器件、鏈路及自動布局布線。

  阿里巴巴資深技術專家梁迪發(fā)表《硅基光電子技術持續(xù)發(fā)展的前景展望》報告，當前全球硅光生態(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異質集成被認為是有效的解決方案。硅光技術發(fā)展的痛點包括如何實現更高速調制的200+G硅光MZI高速調制、如何進行薄膜鈮酸鋰調制器的異質集成。密集波分復用（DWDM）依然是帶寬持續(xù)迭代的方式之一。此外，硅光技術發(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)勢帶到光電子領域，更高密度CPO共封裝光學應用將有望成為推動硅光芯片真正大規(guī)模化的驅動力。

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，新一代信息技術是智能化時代的基礎，光電子技術是支撐其發(fā)展的核心技術。根據國際光學工程學會SPIE統(tǒng)計分析，2012年光子產業(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、數據中心、光子存儲、AR/VR等光子領域進行了諸多投資布局，在信息傳輸領域，光通信領域的硅光應用趨勢已經被驗證：數據中心場景下CSP和云提供商正轉向大規(guī)模數據中心，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， 硅光技術是基于硅和硅基襯底材料(如 SiGe/Si、SOI 等)，利用現有CMOS工藝進行光器件開發(fā)和集成的新一代技術。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，包括硅光流片工藝庫和基礎器件庫，制定了硅光器件和芯片的設計規(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流片服務和70次定制化流片服務，成為連接科研單位和工業(yè)界的中間紐帶，為我國硅光子技術研究和產品研發(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、線性電光響應等諸多優(yōu)勢。在單通道調制器上，薄膜鈮酸鋰余傳統(tǒng)體鈮酸鋰和InP EML相比具有更強調制性能，但耦合損耗劣勢需要進一步解決。薄膜鈮酸鋰調制器想要進入PON市場，還需要解決與高功率DFB激光器集成的瓶頸。在多通道調制器方面，在數據中心應用主要面臨EML調制器和硅光調制器的競爭，薄膜鈮酸鋰調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。薄膜鈮酸鋰調制器本身擁有很好的參數指標，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。

  華工正源數據中心產品線產品經理韓靜發(fā)表《超高速硅光模塊應用發(fā)展》報告，從數據中心網絡架構、人工智能對帶寬的驅動、LPO（線性驅動可插拔光學）的特點及優(yōu)勢、LPO的關鍵技術及進展等方面，對下一代光電子技術進行了詳細的闡述。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、調制級數和調制模式。當前AI應用驅動算力基礎設施部署新型交換機，更大帶寬和更多光學。LPO技術無需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技術能夠顯著降低功耗和延遲。

  仕佳光子無源產品線總經理尹小杰發(fā)表《基于二氧化硅材料的無源光波導芯片技術研究及工藝平臺建設》報告，硅基二氧化硅光波導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、可調光衰減等。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，擁有國內最先進的6英寸PLC產線、技術研發(fā)團隊和自主設計研發(fā)能力。由于光的維度太多，單一材料體系很難實現集成，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。

  光迅科技集成產品線總監(jiān)、正高級工程師羅清發(fā)表《ZR在互聯網中的應用》報告，在IP Over DWDM的趨勢下，小體積的QSFP56-DD/OSFP封裝獲得應用，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互聯互通基礎。800ZR coherent 標準取得了一些發(fā)展，ROSNR tolerance 和Rx Power Range 兩項關鍵光學規(guī)格達成共識，LD/FEE/FDD 定義，信道劃分、光學指標和性能監(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高級應用工程師尹磊發(fā)表《硅光子學中的精密對準和測量》報告，儀器集團MKS是一家以技術為導向的科技公司，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產品涵蓋了半導體的全球市場，擁有全球33000家客戶。Newport對發(fā)射器和接收器技術做了更多的光對準技術，以方便單格焊接的制度等工藝。Newport設備的目的是為了減小光傳輸的損耗，并提高數據傳輸的精度。關于耦合質量提高的挑戰(zhàn)主要有兩點，一是耦合通道數，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。

  摩爾芯光聯合創(chuàng)始人王冠發(fā)表《基于硅光集成技術的FMCW激光雷達》報告，激光雷達架構演進基本分為機械旋轉式、轉鏡/MEMS振鏡和Flash/OPA，當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），關鍵技術包括窄線寬激光器、調制方式、線性化技術和硅光芯片。FMCW激光雷達在國外已有相關產品商用案例，國內產業(yè)仍需要繼續(xù)努力追趕。摩爾芯光擁有全球領先的硅光集成技術，整體采用硅光OPA + FMCW的技術路線，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《基于微波光子技術的光電矢量分析技術及應用》， 光電矢量分析技術包括采用標準光電頻響傳遞技術，內置經計量的光電接收機，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。六幺四與羅德與施瓦茨（R＆S）建立合作關系，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。光電矢量分析技術面臨國外長期壟斷的局面，現有計量技術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，電學放大器和硅光調制器具有相同的設計邏輯，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）、更大版圖面積/功耗余更大插損/器件尺寸等，建議把電學領域用于提升電學放大器的技術應用到電光調制器的設計實踐中。硅光調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和聯合仿真，而是需要使用電芯片CMOS工藝的設計原來和成熟工程邏輯去設計光芯片，以實現光電系統(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。