ICC訊 8月15日，中國科協在第二十二屆中國科協年會閉幕式上發布了10個對科學發展具有導向作用的科學問題和10個對技術和產業具有關鍵作用的工程難題，由國家信息光電子創新中心(以下簡稱“創新中心”)聯合中國信科集團、光纖通信技術和網絡國家重點實驗室、光迅科技等單位提出的“硅光技術能否促成光電子和微電子融合?”成功入選中國科協2020年度工程難題。

  自2018年以來，中國科協組織全國學會及學會聯合體開展重大科學問題和工程技術難題征集活動并向公眾發布，三年共評選、發布了100個難題。其中，2020年的征集發布活動共征集到103家全國學會、學會聯合體、企業科協提交的490個問題難題，1.88萬余名院士、專家、一線科技工作者參與。這是中國科協發揮自身組織和人才優勢，研判未來科技發展趨勢，明確科技創新突破口，前瞻謀劃和布局前沿科技領域與方向，服務世界科技強國建設的重要舉措。

  此次創新中心提出的“硅光技術能否促成光電子和微電子融合?”成功入選中國科協2020年度工程難題，充分體現了硅光技術在當前科技領域的創新性和戰略性地位。創新中心將以此為契機，全力開展硅光產業技術研究和開發，并充分利用國內現有微電子產業資源和CMOS制造平臺，建立健全硅光產業鏈，有效提升我國信息光電子的制造能力，緩解高端光電子芯片“卡脖子”困境，為我國信息化新基建提供有力支撐。

  背景介紹

  光電子與微電子融合是國際芯片產業發展的重大趨勢和研究熱點。通過CMOS兼容工藝在硅芯片上實現光電子功能器件和微電子集成電路的系統化集成，有助于促進光電子與微電子進一步深度融合、協同發展和架構革新。超高速、智能化、低功耗的硅基光電子集成芯片將成為光通信、5G移動通信、數據中心、超級計算、人工智能、量子信息、消費電子和傳感等重要領域的關鍵使能技術。

  ▲硅基光電子集成芯片概念圖

  從世界范圍看，硅光芯片技術的研究主要由美國、歐洲和日本引領，一系列硅光芯片和模塊產品在數據中心和相干光傳輸等市場取得了成功。除傳統光模塊之外，國外研發機構正在致力于實現硅光芯片與高性能微電子芯片的融合，并已驗證了集成硅光I/O芯片的新一代FPGA、CPU和ASIC芯片。以上硅基光電子芯片的進展為下一代微電子芯片打破性能瓶頸，保持持續升級趨勢提供了有力支撐。

  硅基光電子集成芯片是微電子與光電子相融合的產物，也是推動兩個產業持續發展的最佳解決方案。然而，當前的硅基光電子元器件尺寸仍比較大，功耗仍比較高，光電融合芯片架構有待探索和優化，制造工藝和封裝技仍有很大提升空間。因此深入開展新結構、新材料及新工藝的探索，進一步挖掘硅光芯片的巨大潛力，是今后硅光產業發展的主要研究方向。