硅光子市场前景光明,工艺制造却面临挑战

中国电子科技集团公司第三十八研究所的郭进、冯俊波和曹国威在其题为《硅光子芯片工艺与设计的发展与挑战》的论文中指出，与微电子工艺相比，硅光子在总体路径、版图、工艺和材料方面都有其特殊性，那么在工艺的开发过程中就必须考虑到温度预算、污染控制和关键工艺等问题。他们指出，硅光子集成的工艺开发路线和目标比较明确，困难之处在于如何做到与 CMOS 工艺的最大限度的兼容，从而充分利用先进的半导体设备和工艺，同时需要关注个别工艺的特殊控制。硅光子芯片的设计目前还未形成有效的系统性的方法，设计流程没有固化，辅助设计工具不完善，但基于 PDK 标准器件库的设计方法正在逐步形成。如何进行多层次光电联合仿真，如何与集成电路设计一样基于可重复 IP 进行复杂芯片的快速设计等问题是硅光子芯片从小规模设计走向大规模集成应用的关键。

基于标准 CMOS 工艺的硅光子工艺流程开发

Inphi的首席技术官Radha Nagarajan在接受semiengineering采访时表示：“光子的波长比电子的要大得多。这也是为什么电子产品可以进入7nm节点，而标准硅光子器件是130nm或180nm节点，而且通常使用245nm光刻线。光学器件不同于电子器件，它们的相位较为敏感，侧壁粗糙度和损耗很重要。当这些成为重要因素时，重要的将不是节点，而是更大尺寸但更精准的节点下，光刻和蚀刻的质量。”

西门子公司Mentor定制IC设计组的产品营销经理Chris Cone则强调，当你驱动一个光子接口时，你遇到了很多关于噪声和大量热量的问题，这必须考虑在内。没有东西可以提供这种能力，这一切都归结为接口，它速度非常快，以每秒几十千兆位的速度运行，开关驱动调制器上的结点或移相器，并产生一个你必须考虑的EMI签名。同样，从光电探测器出发，你需要一个非常敏感的输入进入跨阻放大器。你必须屏蔽来自电路其它部分的噪声。

虽然开发困难比较大，且竞争环境激烈。但对于国内厂商来说，去投入这个产业是必须的。尤其是在中兴制裁时间之后，我们看到了国内在光通信方面的短板，尤其是在硅光子方面，国内更是几近于无。这就迫使国内将这个研发提上日程。

但按照中兴光电子技术有限公司的孙笑晨和张琦在其名为《硅光子通信产品技术和商业化进程》的文章中的说法，由于这个产业的专业细分化和各层次的高度成熟性，使得在未形成有 效的 Fabless- Foundry 模 式前 ，进入的门槛和初始的投入非常大。无论对于初创公司还是大公司的部门，都需要准备大量的研发资源并仔细考虑其应用场景