層林盡染 第四屆中國(guó)硅光產(chǎn)業(yè)論壇圓滿舉辦

      ICC訊  落霞與孤鶩齊飛，秋水共長(zhǎng)天一色。2021年10月28日，由國(guó)家信息光電子創(chuàng)新中心與光纖通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主辦，深圳市訊石信息咨詢有限公司承辦的第四屆中國(guó)硅光產(chǎn)業(yè)論壇（SiPC China 2021）在武漢光谷科技會(huì)展中心圓滿舉辦！會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)迎來(lái)百余家企業(yè)的近300人出席聆聽(tīng)，交流氣氛熱烈友好。也特別感謝贊助單位Sunyu Photonics Pte. Ltd 4、蘇州海光芯創(chuàng)光電科技股份有限公司、ficonTEC Service GmbH (Shanghai) Co., Ltd.和支持單位武漢光博會(huì)、中星聯(lián)華科技(北京)有限公司、廣西自貿(mào)區(qū)見(jiàn)炬科技有限公司對(duì)本次硅光論壇的大力支持！本文帶您領(lǐng)略演講瞬間，一起回顧論壇盛況。

會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)

      會(huì)議開(kāi)場(chǎng)由創(chuàng)新中心副董事長(zhǎng)毛浩先生發(fā)表開(kāi)場(chǎng)致辭。毛總提到：歡迎大家的到來(lái)，企業(yè)的愿景是企業(yè)發(fā)展的核心要素，創(chuàng)新中心匯集國(guó)內(nèi)所有行業(yè)專家的意見(jiàn)，把硅光打造為焦點(diǎn)，過(guò)去四年也持續(xù)不斷地努力。如今硅光技術(shù)也在受到大家的重視。無(wú)論是企業(yè)內(nèi)部還是外部國(guó)際環(huán)境，都在走向硅光。而在真正走向全面硅光也有一定距離，但我們充滿信心！各種應(yīng)用場(chǎng)景的實(shí)現(xiàn)也在期待中。也歡迎大家積極探討，有望看到五年左右的硅光突破，抓住下一個(gè)風(fēng)口，攜手共創(chuàng)行業(yè)的美好未來(lái)。

毛總致辭

      毛總的溫暖致辭過(guò)后進(jìn)入正式演講環(huán)節(jié)。

K01 創(chuàng)新中心技術(shù)研發(fā)總監(jiān)傅焰峰《打造面向應(yīng)用的光子集成中國(guó)芯》

      傅總介紹了硅光技術(shù)的六大特點(diǎn)，和創(chuàng)新中心在硅光芯片設(shè)計(jì)和驗(yàn)證上的努力和成果，現(xiàn)在創(chuàng)新中心芯片流片項(xiàng)目已完成，現(xiàn)在已經(jīng)有相應(yīng)的產(chǎn)品了。

關(guān)于光電子器件集成封裝技術(shù)的演變，傅總表示光電子器件從分立和低速走向高速和集成。而光引擎技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，高帶寬、高密度、低功耗光引擎技術(shù)是方向。而光電共封裝（CPO）的關(guān)鍵技術(shù)在于板卡式交換機(jī)與3D集成引擎。

      傅總還介紹了創(chuàng)新中心在集成封裝上也取得了一些基礎(chǔ)建設(shè)成果，已經(jīng)建設(shè)有適應(yīng)高帶寬、高密度光電集成封裝典型工藝，以及3D集成光引擎制造設(shè)備等，以及在共性關(guān)鍵技術(shù)的突破。

K02 中國(guó)電信工程師劉昊《電信光模塊需求與應(yīng)用探討》（線上）

      劉工演講提到，業(yè)務(wù)流量增長(zhǎng)助力硅光產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，前傳光模塊也在向50/100G演進(jìn)，而城域接入與匯聚層有WDM下沉的兩種路線，數(shù)據(jù)中心DCI- BOX構(gòu)建開(kāi)放光網(wǎng)絡(luò)，城域超長(zhǎng)距和骨干線路側(cè)向相干高速、高集成度演進(jìn)。劉工在小結(jié)中提到，IM-DD技術(shù)選擇，需求和成本雙重驅(qū)動(dòng)，相干光模塊單波速率持續(xù)提升，高速光電芯片和器件是關(guān)鍵。

      劉工提到對(duì)光網(wǎng)絡(luò)的需求是開(kāi)放解耦，自主管控，而對(duì)光模塊的需求是統(tǒng)一管理，智能運(yùn)維。更多精彩內(nèi)容，敬請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)聆聽(tīng)。

K03 中國(guó)聯(lián)通高級(jí)工程師沈世奎《硅基光電子集成技術(shù)在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的探討》（線上）

      首先沈工提到光電子集成已成為行業(yè)趨勢(shì)，硅基光電子集成是熱點(diǎn)，同時(shí)也闡述了硅基光電子集成技術(shù)產(chǎn)業(yè)生態(tài)概貌。對(duì)于硅基光電子集成技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和挑戰(zhàn)主要在于工藝制成與微電子不同，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)存在，以及存在激光器光源集成、光纖耦合以及熱管理等難點(diǎn)，而硅基光電集成在通信設(shè)備中除激光器外，已可實(shí)現(xiàn)光模塊中大部分功能器件，硅基發(fā)光產(chǎn)業(yè)化仍然比較遙遠(yuǎn)。

      最后沈工在總結(jié)中提到，中國(guó)在硅光電子集成產(chǎn)業(yè)鏈還存在較大差距，國(guó)內(nèi)公司更多集中在芯片設(shè)計(jì)和光模塊封裝制造等環(huán)節(jié)，必須在仿真設(shè)計(jì)工具、工藝產(chǎn)線等上下游補(bǔ)齊短板，構(gòu)建完整的硅基光電子集成產(chǎn)業(yè)鏈，才有可能實(shí)現(xiàn)并跑和彎道超車。

K04 中國(guó)信科光量子技術(shù)主任研究員錢(qián)懿《硅光技術(shù)加持下的量子通信》

      錢(qián)主任講到量子密鑰分發(fā)以及量子密鑰分發(fā)的典型應(yīng)用場(chǎng)景。內(nèi)容過(guò)于專業(yè)，建議現(xiàn)場(chǎng)聆聽(tīng)。

K05 華為數(shù)通產(chǎn)品線產(chǎn)品規(guī)劃專家謝耀輝《從數(shù)通應(yīng)用看硅光的現(xiàn)在與未來(lái)》

      謝總提到硅光的痛點(diǎn)，在功耗和成本上都呈弱勢(shì)，耦合損耗大+光源必須大功率CW DFB Laser，導(dǎo)致100G時(shí)期硅光沒(méi)有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

k06 Sunyu Photonics Technical director Johnny Yap<Challenges & Solution in Realising Scalable Automated Silicon Photonics Measurement >

      首先，Johnny Yap介紹了硅光的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用，其中硅光測(cè)試十分昂貴又低效，導(dǎo)致硅光成本高。對(duì)此，Sanyu 設(shè)計(jì)出了新的測(cè)試方案，更多細(xì)節(jié)，敬請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)聆聽(tīng)。

k07 北京量子信息科學(xué)研究院研究員強(qiáng)曉剛《硅基集成光學(xué)量子計(jì)算技術(shù)》（線上）

      強(qiáng)曉剛研究員講到基礎(chǔ)光量子器件和集成光學(xué)量子計(jì)算技術(shù)發(fā)展，介紹了基于通用兩比特光量子計(jì)算芯片，北京量子信息科學(xué)研究院做出的成果。更多詳細(xì)內(nèi)容，敬請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)聆聽(tīng)。

K08 阿里巴巴光子集成高級(jí)技術(shù)專家李淼峰《硅光技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的痛點(diǎn)和落腳點(diǎn)》

      李淼峰指出了硅光產(chǎn)業(yè)當(dāng)前面臨的痛點(diǎn)，包括：Fab生態(tài)不成熟、缺乏完備的從物理層工藝到系統(tǒng)級(jí)性能的設(shè)計(jì)和仿真工具、復(fù)雜的高速高密度封裝技術(shù)、低成本高可靠性的光源（Intel效果最好，業(yè)界多使用外置方案）、高效率低損耗的有緣區(qū)結(jié)構(gòu)、高效的端面耦合器、全自動(dòng)的晶圓級(jí)芯片測(cè)試篩選、光電協(xié)同設(shè)計(jì)。

      未來(lái)IT基礎(chǔ)設(shè)施投資將由數(shù)據(jù)中心主導(dǎo)，而阿里巴巴全球擁有60多個(gè)數(shù)據(jù)中心區(qū)域，對(duì)硅光產(chǎn)業(yè)利好。數(shù)據(jù)中心互聯(lián)的兩大趨勢(shì)：短距離多路并行和相干下沉，正是硅光集成的優(yōu)勢(shì)：例如高密度多路并行、高復(fù)雜度相干調(diào)制，以及在3.2T時(shí)代的CPO需求只有SiP支持。數(shù)據(jù)中心硅光模塊需要在成本和功耗持續(xù)改善。400G時(shí)代波分方案成本略輸于多路并行方案，800G這種差距將會(huì)放大。

      隨著速率升級(jí)，未來(lái)總體成本中的可插拔光學(xué)器件成本占比將會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，達(dá)到80%，CPO是控制光學(xué)成本的創(chuàng)新方案，在散熱和密度都有優(yōu)勢(shì)。李博士還提到單波長(zhǎng)100G和200G情況，認(rèn)為單波長(zhǎng)100G生命周期很長(zhǎng)，單波200G預(yù)計(jì)從2024年甚至更晚才開(kāi)始出量（電芯片更晚達(dá)到200G單波）。最后他還進(jìn)行總結(jié)，性能是相干產(chǎn)品決勝因素，芯片是數(shù)通領(lǐng)域的決勝因素，CPO需求將在5年后甚至更遠(yuǎn)才出現(xiàn)，但是硅光將在CPO時(shí)代有壓倒性優(yōu)勢(shì)。800G/1.6T將是可插拔模塊占據(jù)主導(dǎo)，單波長(zhǎng)100G仍有很長(zhǎng)周期。

K09 海光芯創(chuàng)首席科學(xué)家陳曉剛《硅光技術(shù)最新發(fā)展及其在超高速光交換網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用》

      陳博士表示光子集成經(jīng)歷了從分立器件、集成器件再到集成模塊、集成系統(tǒng)。硅本身不是很理想的發(fā)光材料。電子集成的核心器件尺寸再幾個(gè)到十幾個(gè)納米，而光子集成則是毫米級(jí)。

      硅光高速模塊的基本架構(gòu)，包括Driver/TIA、SiP Rx/Tx等，現(xiàn)階段的硅光PIC結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，便于設(shè)計(jì)、制造和調(diào)測(cè)。這類硅光PIC的光學(xué)性能可預(yù)測(cè)性較高，傳輸損耗低，芯片的一致性和可靠性易保障，利于大規(guī)模生產(chǎn)并，認(rèn)為硅光PIC和光纖的連接方案的效率是產(chǎn)品成功的關(guān)鍵。在硅光技術(shù)平臺(tái)上，使光模塊達(dá)到800G/1.6T以上總帶寬的方案，主要通過(guò)三個(gè)維度的技術(shù)革新：光的并行傳輸特性、更高階的編碼方案、提高調(diào)制器的調(diào)制速率和光電探測(cè)器的檢測(cè)速率。

      超高速硅光模塊的集成方案，包括片上集成、一體化封裝(CPO)，而硅光模塊的封測(cè)要重點(diǎn)關(guān)注光纖于硅光波導(dǎo)的耦合，將光源和硅光芯片單片集成以前，如何將激光信號(hào)有效地耦合到生產(chǎn)過(guò)程中的晶圓上，完成切割前的產(chǎn)品檢測(cè)是實(shí)現(xiàn)硅光芯片大規(guī)模量產(chǎn)的必要條件。海光芯創(chuàng)打造Wafer in，Module out硅光封測(cè)與制造平臺(tái)，擁有硅光芯片的晶圓級(jí)封測(cè)平臺(tái)、Die bonding和 Wire bonding 自動(dòng)化設(shè)備、自動(dòng)化多通道耦合，硅光引擎和模塊的校準(zhǔn)測(cè)試平臺(tái)。通過(guò)和硅光芯片生產(chǎn)廠商的合作，公司已經(jīng)基本建立硅光模塊的生產(chǎn)，封裝和自動(dòng)測(cè)試能力。

      最后，陳博士還提到硅光未來(lái)方向的展望，例如芯片級(jí)光互連網(wǎng)絡(luò)的單片集成的光電一體化芯片、硅光器件于微電子芯片的集成，可編程光子芯片、片上實(shí)驗(yàn)室以及可穿戴設(shè)備等。

K10 上海交通大學(xué)教授蘇翼凱《硅光器件極限性能的探討》（線上）

      蘇教授提到，在光與電傳輸?shù)男阅鼙容^上，目前光互連優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在1米以上的距離。如何提升光的總體性能，特別是高容量、低損耗，硅光互聯(lián)目標(biāo)一是實(shí)現(xiàn)100Tbps，1 pj/bit，第二目標(biāo)是達(dá)到1pbs，100fj/bit。

      蘇教授表示硅光互聯(lián)的未來(lái)限制因素主要包括密度/尺寸、光學(xué)帶寬以及功耗等，波導(dǎo)陣列密度包括分離波導(dǎo)、耦合波導(dǎo)、密集非對(duì)稱波導(dǎo)等，硅光器件尺寸需要新設(shè)計(jì)、新結(jié)構(gòu)和新的工藝。

K11 ficonTEC中國(guó)總經(jīng)理曹志強(qiáng)《硅光封測(cè)全流程自動(dòng)化解決方案》

 

     曹總表示ficonTEC的核心部分是給所有組裝和測(cè)試提供平臺(tái)。半導(dǎo)體的組裝發(fā)展和硅光組裝發(fā)展是相似的，硅光組裝發(fā)展的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于半導(dǎo)體。光模塊成本當(dāng)中組裝測(cè)試成本占比很重，如何降成本避免不了測(cè)試這塊的思考。

      硅光測(cè)試不同于單一電或光的測(cè)試，而是混合的，所以需要一些約定俗成的規(guī)律就行設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化，也就間接降低成本。

K12 亨通洛克利CTO陳奔《機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)——硅光在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用》

      陳奔博士從產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)角度展開(kāi)，介紹了市場(chǎng)前景之大，數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)巨大。電芯片、交換機(jī)面板都在以可預(yù)見(jiàn)的速率增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)中心將是硅光的主要市場(chǎng)。

      從機(jī)會(huì)上講，硅光有眾多優(yōu)勢(shì)，潛在的低成本優(yōu)勢(shì)、低功耗、可擴(kuò)張性、高集成度、潛在高良率、可靠。有優(yōu)勢(shì)便會(huì)存在挑戰(zhàn)，硅光的主要挑戰(zhàn)是高插入損耗、光入和光出、缺少成熟的硅光公共代工廠、需要一些專門(mén)的工藝和專門(mén)的工藝控制、市場(chǎng)規(guī)模吸引力有限、初期投資巨大。

      陳博士根據(jù)原理趨勢(shì)做了成本趨勢(shì)對(duì)比圖，在一定量以后，硅光還是有優(yōu)勢(shì)的。按百分比來(lái)看，硅光的成本優(yōu)勢(shì)在30-35%之間。

陳奔博士還指出CPO面臨的挑戰(zhàn)有熱管理、電端口連接靈活性和標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。

K13 聯(lián)合微電子中心項(xiàng)目經(jīng)理曹國(guó)威《CUMEC硅光芯片解決方案》

    曹經(jīng)理介紹了聯(lián)合微電子在硅光芯片設(shè)計(jì)平臺(tái)方面的建設(shè)工作，打造硅基光電子PDK，具備器件物理仿真、鏈路/系統(tǒng)仿真、版圖工具、物理驗(yàn)證和工藝優(yōu)化能力。

     CUMEC持續(xù)為業(yè)界用戶提供“一站式”硅光解決方案，包括產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)平臺(tái)的建造，推動(dòng)工藝迭代與穩(wěn)定性提升，提供面向應(yīng)用需求的器件優(yōu)化。同時(shí)，建造新應(yīng)用解決方案，定義與定制新工藝流程，縮短新應(yīng)用的上市進(jìn)程。

K14 倫敦大學(xué)學(xué)院研究院陳思銘《硅基量子點(diǎn)激光器的研究進(jìn)展》

      倫敦大學(xué)學(xué)院研究院陳思銘發(fā)表《硅基量子點(diǎn)激光器的研究進(jìn)展》報(bào)告，指出將II-V組發(fā)光材料直接外延集成在硅襯底上，將實(shí)現(xiàn)很理想的硅基光電子器件。陳思銘認(rèn)為，III-V族量子點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的有效方式，它具有三維量子限制效應(yīng)，尺寸在納米級(jí)的半導(dǎo)體“簇從?？梢越档凸陌l(fā)熱、無(wú)制冷工作，減少溫度控制器、減少外部調(diào)制器的使用等優(yōu)勢(shì)。而量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)作為硅基外延III-V族激光器的核心優(yōu)勢(shì)就是缺陷免疫的能力。

       在發(fā)展路線上，首先是斜切角硅基外延，業(yè)界第一次成功將III-V族材料在鍺襯底上生長(zhǎng)，其后是鍺硅襯底上生長(zhǎng)III-V材料，實(shí)現(xiàn)硅基量子阱激光器最高200小時(shí)的使用壽命。但是鍺襯底不利于光導(dǎo)入硅基波導(dǎo)。陳思銘介紹了業(yè)界首例可實(shí)用的硅基量子點(diǎn)激光器，在斜切角的硅襯底上通過(guò)遷移增強(qiáng)外延等技術(shù)，引入應(yīng)變補(bǔ)償超晶格缺陷過(guò)濾層，解決了斜切角硅襯底與III-V族材料異質(zhì)融合問(wèn)題。

       陳思銘最后總結(jié)表示，硅基外延量子點(diǎn)激光器分立器件已達(dá)到商業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)，一旦在大尺寸硅襯底上實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)將會(huì)對(duì)光通信激光器市場(chǎng)造成一定的沖擊。全分子束外延技術(shù)在工藝流程、制備成本，良品率等方面更具優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，硅基外延量子點(diǎn)激光器技術(shù)進(jìn)入了關(guān)鍵發(fā)展時(shí)期，急需打造面向集成量子點(diǎn)激光器的硅光子工藝平臺(tái)，促成III-V半導(dǎo)體材料與CMOS工藝的融合。

K15 中科院半導(dǎo)體所副研究員李智勇《硅光子技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展建言》（線上）

      中科院半導(dǎo)體所副研究員李智勇發(fā)表《硅光子技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展建言》報(bào)告，他表示硅光子技術(shù)應(yīng)用已歷經(jīng)實(shí)踐，形成了產(chǎn)業(yè)鏈條和生態(tài)環(huán)境。針對(duì)通信等應(yīng)用要求，新一代硅光子亟待快速推進(jìn)發(fā)展。事實(shí)上，硅光子技術(shù)已經(jīng)拓展至傳感、信息處理等領(lǐng)域，針對(duì)自動(dòng)駕駛、人工智能應(yīng)用以及激光陀螺。

       從新技術(shù)到新應(yīng)用，都必須引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)資源的投入和凝聚，回歸初衷就是全面升級(jí)和完善硅光子技術(shù)應(yīng)用。

K16 浙江大學(xué)劉柳《硅基混合集成有源光器件和芯片》（線上）

      菊未全開(kāi)桂飄香，江城十日似梅黃。再次感謝參會(huì)嘉賓的到場(chǎng)支持，也十分感激主辦單位國(guó)家信息光電子創(chuàng)新中心、光纖通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，贊助單位Sunyu Photonics Pte. Ltd 4、蘇州海光芯創(chuàng)光電科技股份有限公司、ficonTEC Service GmbH (Shanghai) Co., Ltd.，和支持單位武漢光博會(huì)、中星聯(lián)華科技(北京)有限公司、廣西自貿(mào)區(qū)見(jiàn)炬科技有限公司對(duì)本次硅光論壇的鼎力支持，下次訊石會(huì)議再見(jiàn)。