IFOC 2021時光人物 | 中科院半導體研究所研究員趙玲娟

  ICC訊 2021年9月14-15日，第20屆訊石光纖通訊市場暨技術專題研討會(簡稱“訊石研討會”，“IFOC 2021”)將在深圳·寶安·國際會展中心希爾頓酒店隆重舉行。屆時，來自運營商、設備商、網(wǎng)絡服務商、光模塊器件企業(yè)、芯片等領域的全球知名講師團隊將圍繞七大專題展開深入探討，熱點全覆蓋，解析新未來。

  值此訊石二十周年之際，IFOC 2021為光通信行業(yè)意見領袖及代表人物開辟新的記錄篇章，展現(xiàn)奪人風采。本篇采訪中科院半導體研究所研究員，博士生導師趙玲娟女士，從研究所的專業(yè)視角解答行業(yè)關心的問題。

  趙玲娟女士長期從事InP基半導體激光器及其光子集成技術研究，內容涉及高速率半導體激光器、電吸收調制器、半導體光放大器、半導體可調諧激光器等相關集成光發(fā)射器件，以及半導體鎖模激光器，集成雙模激光器等集成光子信息處理和集成微波光子學器件。承擔了國家863課題、973項目課題、國家重點專項課題以及國家自然科學基金重點項目等。課題組擁有以MOCVD材料生長為基礎，以選區(qū)外延生長技術、對接技術、量子阱混雜技術等單片集成技術為支撐的InP基光子集成技術平臺，研制出高速半導體激光器，寬帶可調諧激光器、集成雙模激光器、DFB陣列、EML陣列、TEML陣列、多波長鎖模激光器、Si基混合集成激光器及其陣列等一系列光子集成芯片，是我國InP基光子集成技術的輻射和人才培養(yǎng)基地。

  以下為采訪問答

  訊石：相干、可調是近年來行業(yè)發(fā)展熱點之一，如何看待相干模塊在超高速率方面的發(fā)展前景?

  趙玲娟：隨著光子集成芯片技術的發(fā)展，相干技術一方面在不斷提升單波傳輸速率，另一方面相關技術在不斷成熟，成本在不斷降低，極可能下沉到中短距離通信應用。相干和波長可調諧技術下沉到中短距離光通信可能是Tbit級光接入面臨的現(xiàn)實選擇。能否實現(xiàn)低成本窄線寬與可調諧激光器是這兩項技術能否得到廣泛應用的前提。一方面，需要在保證單元器件性能的基礎上實現(xiàn)低成本制造;另一方面，利用光子集成技術同時實現(xiàn)窄線寬與可調諧的功能集成將是未來小型化、低成本、動態(tài)可調全光網(wǎng)絡的關鍵技術。從材料體系來看，InP基光子集成和Si基混合集成都是可選技術路線，最終取決于哪種技術能更早實現(xiàn)低成本量產。高速直調或者外調制的可調諧激光器，是構建動態(tài)可調全光網(wǎng)絡的低成本核心芯片，最有可能成為最先實現(xiàn)產業(yè)化應用的InP基光子集成芯片。

  訊石：產學研一直是行業(yè)關注的熱點，中科院在通信光芯片方面產學研有怎樣的想法和布局?

  趙玲娟：中國科學院的相關研究所，如半導體研究所、微電子研究所所、長春光學精密機械與物理研究所，蘇州納米技術與納米仿生研究所等，在通信光芯片方面一直在加大研發(fā)的投入，取得了一些先進的成果，與此同時也非常注重通信光子芯片的產業(yè)化，與很多地方合作成立光電子芯片的研究院，致力于光電子芯片的成果轉化。中國科學院半導體研究所作為仕佳光子的核心技術提供方，在通信無源及有源光子芯片方面，成功實現(xiàn)了產業(yè)化，助力仕佳光子登陸科創(chuàng)版。同時，半導體所也與國內其它領先的光電子器件與模塊廠商建立了長期合作關系，在III/V族與Si基光收發(fā)芯片領域做了廣泛布局。一方面，利用自己的科研優(yōu)勢和技術積累為企業(yè)解決“卡脖子“問題提供技術支撐，另一方面，也著眼于未來應用，積極布局應用前瞻性芯片研究，為行業(yè)持續(xù)發(fā)展提供新的技術思路或參考。與工業(yè)界密切配合，讓科研力量落在實處，是中科院在新形勢下工作重心之一。同時，在教育領域，中國科學院大學依托中科院的各個研究所，將在光電子芯片領域為我們國家繼續(xù)培養(yǎng)、輸送大量的科研及產業(yè)化人才。

  訊石：您認為國內通信光芯片行業(yè)與海外領先企業(yè)/研究所相比差距主要體現(xiàn)在哪些地方，通過怎樣的方式才能在更短時間追上或者領先海外?

  趙玲娟：國內通信光芯片企業(yè)與海外領先企業(yè)相比，持續(xù)性研發(fā)投入還需要進一步加大，包括資金和人員。雖然通過國家重點專項等方面的支持，推動了產學研的結合，但結合的力度和深度還有待深入。希望國家通過制定更加詳細的光子芯片發(fā)展規(guī)劃及路線圖，并加以持續(xù)不斷支持，充分發(fā)揮地方政府以及企業(yè)的積極性，通過產學研更加緊密的結合，吸引海外光芯片高端人才，提升我國光芯片的綜合競爭力。另外光芯片行業(yè)和微電子芯片一樣，國產芯片最大的難題和差距還是在于芯片制造能力、芯片制造設備和相應配套原材料的研發(fā)能力，其背后仍然是是基礎科學、工程科學、應用科學的沉積。光子芯片行業(yè)持續(xù)健康的發(fā)展，需要全面從基礎科學的研究與創(chuàng)新上來做產業(yè)提升。光子集成芯片作為光芯片發(fā)展的必然方向，需要國家、地方政府以及企業(yè)的高度重視。短期內III-V化合物半導體光子集成芯片的產業(yè)化發(fā)展可能更適合于垂直整合方式(IDM)，長期來看，光子集成技術通用標準化加工平臺(Foundry)將會是一個必然發(fā)展趨勢，這與集成電路的發(fā)展途徑是一致的。

  結語

  光子集成是光子技術的發(fā)展趨勢，高速直調或者外調制的可調諧激光器，是構建動態(tài)可調全光網(wǎng)絡的低成本核心芯片，最有可能成為最先實現(xiàn)產業(yè)化應用的InP基光子集成芯片;

  Foundry提供的制造服務可針對客戶對產品與產能的要求進行調整。且由于生產線產品組合多元，在制造成本控管方面較IDM更具彈性空間。所以長期來看，標準化光子集成技術平臺是光子集成的必然發(fā)展趨勢;

  當前國產芯片最大的差距是制造能力、芯片制造設備和相應配套原材料的研發(fā)能力，涉及較多基礎性學科問題，只有把基礎打扎實了，芯片產業(yè)才能不斷創(chuàng)新發(fā)展。需國家重點研發(fā)計劃等給予支持，創(chuàng)新平臺建設，加大人才培養(yǎng)，增強上下游企業(yè)的研發(fā)能力和制造工藝水平，共同打造芯片產業(yè)鏈。