去年，上海市政府將硅光子列入首批市級重大專項，投入大量經(jīng)費，布局硅基光互連芯片研發(fā)和生產(chǎn)。而今，很多業(yè)內(nèi)人士感嘆，上海真是未雨綢繆，因為硅基光互連芯片是新一代通信芯片，國內(nèi)通信企業(yè)已在這種器件上被卡了脖子。

記者近日從市科委獲悉，張江實驗室牽頭承擔的硅光子市級重大專項在工藝技術方面取得突破，具備了光芯片流片能力。預計今年年內(nèi)，我國第一條硅光子研發(fā)中試線將在滬建成。這一專項志在上海打造硅光子芯片全產(chǎn)業(yè)鏈，掌握關鍵核心技術，讓國內(nèi)企業(yè)擺脫對國外光芯片供應商的依賴。

構(gòu)建全球硅光子研發(fā)中心

硅光子市級重大專項技術負責人、中科院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所研究員余明斌介紹，光芯片在全球方興未艾，正在逐步取代傳統(tǒng)的電芯片，成為通信芯片的主流。在芯片方寸之間，電傳輸為何會被光傳輸取代?他解釋說，大量電子在高密度電路里運動時，會使器件發(fā)熱，還會產(chǎn)生電磁損耗，這就影響了芯片的速度、功耗等性能。與之相比，光的運動要“輕盈”得多——速度全宇宙最快，運動時不產(chǎn)生熱量，而且多路光線能在同一個時空里運動并保持各自的獨立性，從而大幅節(jié)省信號傳輸通道。

正因為光的優(yōu)越物理特性，在通信領域，光纜正在取代電纜;光芯片也開始取代電芯片，在硅基材料上實現(xiàn)光信號的傳輸。目前，光芯片的產(chǎn)業(yè)化尚處于早期階段，光芯片供應商在全球只有為數(shù)不多的幾家，全部在美國。

2015年，中科院院士、張江實驗室主任王曦了解到新加坡微電子研究院(IME)的硅光子研發(fā)情況。IME是與比利時微電子研究中心(IMEC)齊名的集成電路共性技術全球研發(fā)中心，這兩家單位都建有硅光子研發(fā)中試線，吸引各國研發(fā)機構(gòu)和企業(yè)到那里中試流片。那時，王曦有了一個構(gòu)想：上海微技術工業(yè)研究院也要建一條硅光子研發(fā)中試線，成為全球的另一個研發(fā)中心。

市科委對這個構(gòu)想進行論證后，提出上海要形成完整的硅基光互連芯片產(chǎn)業(yè)鏈，打造世界級硅光子基地。去年，硅光子被列入首批市級重大專項。

打造硅光子芯片全產(chǎn)業(yè)鏈

如今，我國第一條硅光子研發(fā)中試線正在緊鑼密鼓地建設。去年9月在上海嘉定區(qū)通線的8英寸“超越摩爾”研發(fā)中試線是其中一部分，另一部分的設備還在采購過程中。預計今年年內(nèi)，“超越摩爾”研發(fā)中試線的硅光子設備將投入運行。所謂“超越摩爾”，是指非數(shù)字、多元化半導體技術與產(chǎn)品可以在成熟的工藝生產(chǎn)線上研發(fā)，無需遵循摩爾定律，即無需在工藝尺寸上越做越小。

時不我待，雖然一些設備還沒到位，但余明斌早已開始帶領團隊研發(fā)配套的工藝技術。“設備是硬件，工藝技術可算是軟件。”余明斌告訴記者，“在購買硬件過程中，我們要抓緊把軟件開發(fā)好。這樣硬件到位后，硅光子研發(fā)中試線就能立馬為客戶提供服務。”還有一個好消息是，他通過人脈關系找到了合作方，將一條工藝生產(chǎn)線用于開發(fā)光芯片。這條生產(chǎn)線已流片成功，正在為一些客戶服務。硅光子研發(fā)中試線通線后，上海微技術工研院將具備為大量客戶服務的能力。

市科委副主任干頻介紹，硅光子重大專項由張江實驗室牽頭，國內(nèi)一批企業(yè)、高校和科研院所參與，通過擴展上海微技術工研院這一研發(fā)與轉(zhuǎn)化功能型平臺的功能，突破硅基光互連芯片和器件的共性關鍵技術，從而吸引各方資源，力爭使上海成為硅基光電子這一戰(zhàn)略領域技術新發(fā)明、產(chǎn)業(yè)新方向的重要策源地。

“我們要在上海打造全產(chǎn)業(yè)鏈，包含芯片設計、制造、封裝、測試等各個環(huán)節(jié)。”余明斌說。據(jù)透露，承擔重大專項產(chǎn)業(yè)鏈下游子項目的上海企業(yè)都有銷售額指標，如上海圭博通信技術有限公司的指標是：替代進口硅光子芯片，年銷售額1億美元，成本、工藝優(yōu)于傳統(tǒng)技術。對此，圭博公司項目團隊很有信心，因為全球光芯片市場方興未艾、供不應求，目前每片晶圓售價高達1.5萬美元以上，如果掌握了產(chǎn)業(yè)鏈的關鍵核心技術，就不必擔心市場業(yè)績。

除了通信，光芯片還能用于激光雷達、平行計算、大規(guī)模光開關、三維光電集成等具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ那把仨椖?，成為自動駕駛、新一代計算機、超高清電視等領域的核心部件。隨著硅光子市級重大專項的推進，上海有望涌現(xiàn)出一系列成果。王曦表示，專項團隊會通過建立高效的項目管理機制、加強戰(zhàn)略規(guī)劃研究、進一步開放協(xié)同等舉措，以全球視野實施重大專項，早日將上海打造成世界級硅光子基地。