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抓紧攻关，推动高端芯片国产化

发布时间： 2021-10-21

打造具有核心竞争力的科技创新高地，离不开关键核心技术的支撑。作为长沙市十大技术攻关项目之一，湖南汇思光电科技有限公司和湖南大学承担的“硅基量子点激光器”项目，将研发全球首例可实用硅基外延量子点激光器，填补国内低维半导体、高质量红外薄膜基片技术空白，为未来硅基光电子领域的快速发展奠定坚实基础。近日，记者来到公司位于中电软件园的办公楼看到，科研人员正在抢抓时间攻关技术。

“我们在湘江科创基地全力推进重点实验室和材料生长平台的建设，第一套材料生产设备采购订单已完成，今年就能安装。”汇思光电副总经理饶志治说。

硅基量子点激光器是什么?主要用于哪些领域?这得从大家较为熟悉的芯片说起。

“生活中大家常用到的有电芯片(主要材料是硅)，又称硅芯片，像我们使用的手机和电脑等产品中就有应用，它的主要功能是计算。另外一种芯片叫光芯片(主要材料多为砷化镓或者磷化铟)，主要用于数据传输，通讯和基础设施上用得比较多，如数据中心、5G基站等。数据通过电芯片计算出来后，再通过光芯片传输到光纤网上。”饶志治介绍，随着5G时代到来，由于电芯片和光芯片分离承担着不同的功能，未来海量数据即使能计算出来也可能传不出去。而硅光子技术的引入，有望破解这一难题。

“传统通信设备巨头及行业企业都在硅光子技术方面发力，目的将电芯片和光芯片的功能合二为一，但瓶颈在于缺少高效的硅基光源。”公司外延主管陈星佑博士告诉记者，目前，硅基光源主要通过键合技术和外延生长两种工艺方式制备，国外部分企业推出的多款基于硅光子技术的器件产品，使用的则是键合技术。“即在硅光模块上将两种芯片压缩放在一起，将光源键合到硅基上，缺点是成本高、成品率低。”他说，外延生长工艺在面向大规模生产时更具成本优势，是业界公认的解决硅基光电集成缺少核心光源的理想技术方案。

根据Intel的硅光子产业发展规划，2022年，硅光子技术在每秒峰值速度、能耗、成本方面将全面超越传统光模块。目前，国外头部企业都在积极研发硅基光源规模制备工艺。

汇思光电的硅基量子点激光器就是通过外延生长方式制备的硅基光源。“在硅基上面‘长出’光源，属于硅光芯片的基础材料和核心零部件。2016年，公司团队就研发出全球首例可实用硅基量子点激光器，其使用寿命预计可超过10万小时。”饶志治介绍，目前，全球范围内掌握制备面向集成电路兼容的硅基外延量子点激光器核心技术的仅有4家科研团队，且都处于实验室小试阶段。汇思光电团队作为其中之一，在产业化布局方面已走在前列，去年已实现小规模试产。

“如能进一步突破硅基量子点激光器制备的核心关键技术，实现该技术的自主可控，将有利于推进硅基量子点激光器的产业化，打破国际技术封锁和壁垒。”饶志治展望道，项目争取3-5年内投产，利用核心技术大幅度降低现有产品成本，并解决光电高密度、大规模集成的技术难题。