高性能光子傳輸科技新突破 陸科學家開發出新型光學矽晶片

中國大陸科研團隊在鉭酸鋰異質集成晶圓及高性能光子晶片領域取得突破性進展，成功開發出可批量製造的新型「光學矽」晶片。（圖／中國科學院上海微系統與信息技術研究所）

隨着積體電路產業發展進入「後摩爾時代」，積體電路晶片性能提升的難度和成本越來越高，人們迫切需要尋找新的技術方案。最近，北京清華大學與中國科學院科研團隊在鉭酸鋰異質集成晶圓及高性能光子晶片領域取得突破性進展，成功開發出可批量製造的新型「光學矽」晶片。相關研究成果近日已發表於科學研究期刊《自然》與《科學》雜誌上。

《芯智訊》報導說，光子晶片是一種利用光子（光的粒子）來進行資訊處理和傳輸的晶片。與傳統的電子晶片相比，光子晶片具有更高的傳送速率和更低的能耗，被認爲是下一代計算和通信技術的重要發展方向。

當前，以矽光技術和薄膜鈮酸鋰光子技術爲代表的集成光電技術是應對積體電路晶片性能提升瓶頸問題的顛覆性技術。其中，鈮酸鋰有「光學矽」之稱，近年間受到廣泛關注，哈佛大學等國外研究機構甚至提出了仿照「矽谷模式」來建設新一代「鈮酸鋰谷」的方案。

中國科學院上海微系統與資訊技術研究所與瑞士洛桑聯邦理工學院的合作團隊也在《自然》雜誌上發表了關於可批量製造新型光子晶片技術的研究成果。他們成功研發了鉭酸鋰集成光子晶片，這種新型光子晶片展現出了極低的光學損耗和高效的電光轉換特性，有望在雷射雷達、精密測量等領域實現應用。

中國科學院上海微系統所研究員歐欣說，「與鈮酸鋰類似，鉭酸鋰也可以被稱爲『光學矽』， 我們與合作者研究證明，單晶鉭酸鋰薄膜同樣具有優異的電光轉換特性，甚至在某些方面比鈮酸鋰更具優勢。」更重要的是，矽基鉭酸鋰異質晶圓的製備工藝與絕緣體上矽晶圓製備工藝更加接近，因此鉭酸鋰薄膜可實現低成本和規模化製造，具有極高的應用價值。

此外，清華大學的研究團隊在《科學》雜誌上發表了關於中國AI光晶片「太極」的研究成果。這款名爲「太極」的光晶片採用了分散式廣度智慧光計算架構，實現了160 TOPS/W的通用智慧計算能力。這標誌着光計算在支援複雜人工智慧任務，如自然場景千類物件識別、跨模態內容生成等方面取得了重大進展。

報導說，光子晶片的發展爲高性能計算、人工智慧、光通信等領域帶來了新的可能性，同時也爲解決傳統電子計算所面臨的速度、功耗、頻率和頻寬的瓶頸問題提供了新的解決方案。隨着研究的深入和技術的成熟，光子晶片有望在未來的科技革命中發揮關鍵作用。