我国成功点亮集成到硅基芯片内部的激光光源

10月7日，湖北九峰山实验室在硅光子集成技术方面取得了重大突破。2024年9月，该实验室成功地将激光光源集成到硅基芯片内部，这一成就标志着国内在该领域的首次成功实践。

此次突破得益于九峰山实验室自主研发的异质集成技术。通过一系列复杂的工艺步骤，实验室成功地在8寸SOI晶圆上集成了磷化铟激光器。这一技术被称为“芯片出光”，它通过使用传输性能更优的光信号替代电信号，旨在解决当前芯片间电信号传输已接近物理极限的问题。

“芯片出光”技术的成功，将对数据中心、算力中心、CPU/GPU芯片以及AI芯片等领域产生深远影响，有望推动这些领域的革新性发展。在后摩尔时代，基于硅基光电子集成的片上光互连被视为突破集成电路技术发展所面临的功耗、带宽和延时等瓶颈的理想解决方案。

然而，硅光全集成平台的开发面临诸多挑战，其中最大的难题在于高效率发光的硅基片上光源的开发和集成。这也是我国光电子领域在国际上尚存的少数空白之一。为了攻克这一难题，九峰山实验室的硅光工艺团队与合作伙伴携手合作，在8寸硅光晶圆上成功异质键合了III-V族激光器材料外延晶粒，并进行了CMOS兼容性的片上器件制成工艺。

经过近十年的不懈努力，团队成功解决了III-V材料结构设计与生长、材料与晶圆键合良率低以及异质集成晶圆片上图形化与刻蚀控制等关键技术难题。最终，他们成功点亮了片内激光，实现了“芯片出光”的壮举。