近日，中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所的科研團(tuán)隊在集成電路芯片領(lǐng)域取得了重大突破。隨著集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入“后摩爾時代”，集成電路芯片性能的提升變得越來越困難和昂貴，人們急需尋找新的技術(shù)方案。
該團(tuán)隊在鉭酸鋰異質(zhì)集成晶圓及高性能光子芯片領(lǐng)域成功開發(fā)出一種可批量制造的新型“光學(xué)硅”芯片。相關(guān)研究成果于8日在線發(fā)表于《自然》雜志。
▲圖片/中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
光子芯片是一種利用光子替代傳統(tǒng)電子來處理和傳輸信息的技術(shù)。它具有傳輸速度快、能耗低、抗干擾性強等優(yōu)點，在信息通信、數(shù)據(jù)中心、云計算等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。然而，由于傳統(tǒng)光子芯片材料的限制，目前發(fā)展受到了一定的制約。
“光學(xué)硅”芯片的研發(fā)填補了這一空白。鉭酸鋰異質(zhì)集成晶圓是一種新型芯片材料，它將光學(xué)硅和鉭酸鋰材料有機地結(jié)合在一起，兼具了光學(xué)硅的高光學(xué)性能和鉭酸鋰的優(yōu)異光電性能。通過先進(jìn)的制造工藝，該團(tuán)隊成功實現(xiàn)了對“光學(xué)硅”芯片的批量生產(chǎn)。
當(dāng)前，以硅光技術(shù)和薄膜鈮酸鋰光子技術(shù)為代表的集成光電技術(shù)是應(yīng)對集成電路芯片性能提升瓶頸問題的顛覆性技術(shù)。其中，鈮酸鋰有“光學(xué)硅”之稱，近年間受到廣泛關(guān)注，哈佛大學(xué)等國外研究機構(gòu)甚至提出了仿照“硅谷”模式來建設(shè)新一代“鈮酸鋰谷”的方案。
“與鈮酸鋰類似，鉭酸鋰也可以被稱為‘光學(xué)硅’， 我們與合作者研究證明，單晶鉭酸鋰薄膜同樣具有優(yōu)異的電光轉(zhuǎn)換特性，甚至在某些方面比鈮酸鋰更具優(yōu)勢?！闭撐墓餐ㄓ嵶髡?、中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)所研究員歐欣說，更重要的是，硅基鉭酸鋰異質(zhì)晶圓的制備工藝與絕緣體上硅晶圓制備工藝更加接近，因此鉭酸鋰薄膜可實現(xiàn)低成本和規(guī)模化制造，具有極高的應(yīng)用價值。
此次，科研團(tuán)隊采用基于“萬能離子刀”的異質(zhì)集成技術(shù)，通過離子注入結(jié)合晶圓鍵合的方法，制備了高質(zhì)量硅基鉭酸鋰單晶薄膜異質(zhì)晶圓;同時，與合作團(tuán)隊聯(lián)合開發(fā)了超低損耗鉭酸鋰光子器件微納加工方法，成功制備出鉭酸鋰光子芯片。
歐欣表示，鉭酸鋰光子芯片展現(xiàn)出極低光學(xué)損耗、高效電光轉(zhuǎn)換等特性，有望為突破通信領(lǐng)域速度、功耗、頻率和帶寬四大瓶頸問題提供解決方案，并在低溫量子、光計算、光通信等領(lǐng)域催生革命性技術(shù)。
該團(tuán)隊的研究成果對于推動我國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。目前，集成電路已經(jīng)成為現(xiàn)代信息社會的核心技術(shù)之一，提升芯片性能是推動整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。通過開發(fā)新型材料和技術(shù)方案，可以為我國集成電路產(chǎn)業(yè)注入新的活力，推動其邁向更高水平。
477
0 
分享 0
舉報 0
收藏 0
反對 0
點贊 0
中冶有色技術(shù)平臺
