1月12日消息（水易）今日，由CIOE中國光博會與C114通信網(wǎng)聯(lián)合推出的大型研討會系列活動——“2023中國光通信高質(zhì)量發(fā)展論壇”拉開帷幕。首場“硅光技術(shù)研討會”上，北京愛杰光電科技有限公司首席科學(xué)家周治平表示，硅基光電子是通信系統(tǒng)小型化的關(guān)鍵技術(shù)。
周治平表示，光電子學(xué)是研究光與電之間的相互轉(zhuǎn)換以及相互作用，并且利用特殊的器件和設(shè)備將他們應(yīng)用起來的一門科學(xué)，可以分為無源和有源。集成光路、平面光路、光子集成被歸納為無源光電子；集成電路、光電子學(xué)、光電集成以及硅基光電子學(xué)被歸納為有源光電子。
光電子學(xué)的發(fā)展離不開半導(dǎo)體技術(shù)的支持，在半導(dǎo)體晶體中，人為地?fù)饺胩囟ǖ碾s質(zhì)元素，使其導(dǎo)電性能可控，可以制作出多種電子器件，光電子器件和集成芯片。
與此同時，半導(dǎo)體芯片中光電不分家，電子和光子相互作用：加電可以發(fā)光；光照可以發(fā)電，波導(dǎo)中光子的行為也需要通過與電子的相互作用來有效操控。周治平表示：“硅基光電子學(xué)的意義就在于要加強光電效應(yīng)在硅基微電子芯片中的作用，使之成為硅基光電子芯片。”
對于硅基光電子的起源，周治平表示，由于硅基光電子主要就是研究芯片，所以要從芯片的起源開始說起。
1950年代，人們開始電子芯片的研究，主要特征是利用電子作為信息載體；1960年代，人們想利用光子作為信息載體來研究光子芯片，但光子之間沒有相互作用，只能提供無源器件；1970年代，人們注意到光電子的相互作用，以III-V 族材料為平臺，打造光電子芯片，是支撐高速通信的關(guān)鍵技術(shù)，但成本高，集成度低；1990年代，隨著硅工藝的發(fā)展，人們開始研究將光電器件“硅片化”、與CMOS工藝兼容。
進(jìn)入到21世紀(jì)，人們開始以硅材料為平臺，打造硅基光電子芯片，包含前述4種芯片，注重光子和電子的相互作用，強調(diào)大規(guī)模異質(zhì)集成。“硅基光電子芯片是目前半導(dǎo)體芯片發(fā)展的最高級階段，后摩爾時代的核心技術(shù)，大數(shù)據(jù)時代的基石。”
周治平介紹，硅基光電子學(xué)Silicon Based Optoelectronics(SBO)是探討微納米量級光子、電子、及光電子器件在不同材料體系中的新穎工作原理，并使用與硅基集成電路工藝兼容的技術(shù)和方法，將它們異質(zhì)集成在同一硅襯底上，形成一個完整的具有綜合功能的新型大規(guī)模光電集成芯片的一門科學(xué)。
為什么硅基光電子學(xué)如此重要。周治平表示，通信系統(tǒng)一路走來都有一個小型化的過程，通過不斷努力把巨型的大型的通信系統(tǒng)縮小，再把小型的通訊系統(tǒng)芯片化。
“小型化一定是通過光電集成來實現(xiàn)。”周治平介紹，光電集成可以分為單片集成：所有光電器件工藝與CMOS工藝完全兼容；混合集成：多芯片集成，chiplet，3D集成……；異質(zhì)集成：包含其他材料，如III-V和LiNbO等的硅基單片光電集成。
“這三種集成方式各有優(yōu)缺點，不過第三種更有發(fā)展空間。”在周治平看來，硅基光電子是通信系統(tǒng)小型化的關(guān)鍵使能技術(shù)，能夠使能芯片技術(shù)，使能微小系統(tǒng)，使能人機一體化。
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