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聚焦硅光創新動態 第二屆中國硅光產業論壇圓滿舉辦!

摘要:第二屆中國硅光產業論壇在武漢成功舉辦,本次會由國家信息光電子創新中心主辦,深圳市訊石信息咨詢有限公司承辦,“中國光谷”國際光電子博覽會協辦,以及由是德科技(中國)有限公司和華夏幸福基業股份有限公司支持。論壇匯聚十多位來自國內外硅光工業界和學術界專家,共同探討硅光技術應用、硅光材料創新和硅光市場前景。

       ICCSZ訊 11月12日,第二屆中國硅光產業論壇在武漢成功舉辦,本次會由國家信息光電子創新中心主辦,深圳市訊石信息咨詢有限公司承辦,“中國光谷”國際光電子博覽會協辦,以及由是德科技(中國)有限公司和華夏幸福基業股份有限公司支持。論壇匯聚十多位來自國內外硅光工業界和學術界專家,共同探討硅光技術應用、硅光材料創新和硅光市場前景。

國家信息光電子創新中心副董事長 毛浩

       在論壇上,國家信息光電子創新中心副董事長毛浩發表開幕致辭,他表示硅光論壇將產業鏈匯聚一起,主要是探討硅光技術的應用和發展。因為經過充分的調查與實踐,硅光技術被認為是行業最終需要突破的產業共性瓶頸。隨著5G商用,5G承載場景對硅光技術的需求更加明顯,在已經實現規模商用的數據中心市場中,硅光產品也在不斷向更高速階段沖擊,例如阿里巴巴推出400G ZR硅光模塊。國際上的硅光并購案例也在快速推動硅光資源的整合,以及國外先進硅光平臺發展引起國內的思考。可以說,硅光產業日新月異,而我們產業鏈還需要加速硅光產業商用化,這是國家信息光電子創新中心成立的意義,目的是匯聚社會資源,推動人才、技術和產品的商用化,不與上下游競爭,卻發揮產業資源最大優勢,實現硅光產業瓶頸的突破。最后感謝各方單位對本次論壇的支持。

國家信息光電子創新中心專家 傅焰峰

       國家信息光電子創新中心專家傅焰峰博士發表《國家信息光電子創新中心建設與發展》的主題報告。傅博士表示,創新中心擬重點建設芯片工藝開發和中實驗平臺,疏通產業鏈條和技術管道。硅光平臺擁有國內首套自動化8/12寸硅光晶圓篩檢系統,效率可達3000片/年,目前開始對外服務。

       在成果方面,創新中心在國際上6個主流硅光晶圓廠完成了>20次流片,建立自主IP庫。實現>60個光電元件的單片集成,包括調制器、探測器、光學復用 器、相位控制器等,芯片集成度達到國際領先水平。同時,國內最早實現50Gb/s硅光芯片 與CMOS驅動器的高速集成。研制出國內首款1×100G硅光調制器芯片和模塊樣機。

       創新中心正在研發25G波長可調光芯片,與光迅聯合研制25G可調諧光發射組件,實現硅基調制器與III-V SG-DBR可調激光器芯片混合集成,樣品2019年Q3公布。還有預研超高速率光子芯片,其單通道調制速率達120Gbaud NRZ,220Gb/s PAM4,是全球最快光芯片之一,為未來十年提供技術儲備。

中國信息通信研究院技術與標準研究所寬帶網絡研究部主任 趙文玉

       中國信息通信研究院技術與標準研究所寬帶網絡研究部主任趙文玉博士講述《硅光技術及應用探討》:當前多方需求推動硅光快速發展,目前光器件市場仍以III-V族材料為主,硅光集成的市場份額,在2014年開始啟動(4%),未來會持續上升,預計 2023年將達到20%。硅光封裝方面,非氣密封裝趨勢明顯,貼裝光源應用最廣。因為從成本角度考慮,光芯片降成本的空間越來越小,推動封裝技 術從比較昂貴的氣密封裝走向低成本的非氣密封裝成為有效手 段。 從體積角度考慮,對于400G時代,通道數的翻倍使得體積控制成為必要。數據中心100G PSM4短距離和400G高速應用優勢非常明顯,數據中心結構非常適合硅光技術,在500米數據中心互聯的100G QSFP28 PSM4 光模塊產品市場,硅光混合集成方案份額已達到近80%。

華為專家 謝耀輝

       華為公司專家謝耀輝博士發表《客戶視角看光模塊與硅光產業》的主題報告,他表示光模塊的大帶寬高速互連能力,可以涵蓋數十米到上千公里的場景,因此具有很高的商業價值。光模塊應該看作是一個子系統,只有進行單板器件級別的適 配與測試,才能保證光模塊 在設備上各項參數最優,長期穩定運行。硅光模塊具有極簡架構、經濟量產、高度集成、可插拔和光口標準帶來的互聯互通。硅光技術可行路徑,謝博士推薦異質平臺的集成,要探索電組件與光組件的最佳集成,建設面向未來的基礎光電平臺,這需要產業協同和持續投入。

       硅光產業兩端是Foundry和客戶,這兩頭都聚焦在北美,處于領先狀態。盡管如此,硅光技術平臺依然具有挑戰,尤其是光源集成、封裝插損、損耗等因素,而且傳統直調Vcsel和直調DML其實比硅光在同等場景中更有優勢,硅光未來還需要力爭實現“芯片出光”。總體而言,硅光技術可有效滿足未來流量增長的的訴求,但需要產業協同,在異質集成方向大力發展。

烽火通信系統部產品經理 曹權

       烽火通信系統部產品經理曹權博士發表《光傳輸系統中的硅光技術應用需求》,曹博士表示相干光傳輸的單模塊容量正在進入400G/800G時代,其應用不僅局限在長途傳輸,會擴展到DCI互聯應用。然而,傳統的分立光器件已經不能支持CFP2的可插拔演進(小型化)。因此,他看好硅光子和InP的集成光子學技術是未來相干模塊的關鍵技術。

       對于硅光子技術本身,由于其可利用CMOS大規模生產,以及良好的可靠性預期,近年來得到了大家的普遍關注。但是在相干領域,硅光子技術需要重點解決高波特率、低損耗、超寬的波長工作范圍以及低成本封裝,才能更好的發揮其優勢。針對相干領域的硅光技術關鍵點,曹博士認為主要是硅光調制器與RF IC的共同設計和優化、寬光譜工作和控制技術、以及低成本封裝技術。他最后強調,一個穩定和可靠的硅光fab是硅光產業一切的前提和基礎,希望硅光子擁有一個更加良好和健康的產業鏈。


 浙江大學求是特聘教授、國家杰出青年科學基金獲得者 戴道鋅

       浙江大學求是特聘教授、國家杰出青年科學基金獲得者戴道鋅教授發表演講主題“New technologies & applications for silicon photonics”,他表示硅光依然面臨很多問題,尤其是和磷化銦的競爭。硅光技術如何做到更好,應該從高性能和低成本入手,而所謂低成本應該是指有價值的低成本,CMOS兼容性要真正帶來低成本效益,重點要關注晶圓尺寸、器件密度、以及工藝和設計雙管齊下。封裝也是硅光成本的重要影響因素。當前市場上,硅光晶圓尺寸正從6寸向8或12寸,180/150mm向低于100mm發展,這給成品率帶來很重要的提升。同時,沒有高性能的低成本是沒有意義的,而高性能要看重波導/交叉損耗、通道數和功耗或能效等,產業鏈需要新的技術來有效調控波導交叉損耗。

倫敦大學學院教授 陳思銘

       倫敦大學學院陳思銘教授發表“Quantum Dot Laser in Silicon Photonics:Direct Epitaxy”主題報告,如今硅光的優勢和缺點已經被廣泛描述,但硅材料不適合用來做發射器,III-V材料擁有無可比擬的優勢。他對比不同硅上集成技術,直接外延(Direct Epitaxy)具有更高集成密度,兼容CMOS前端工藝,成本可以做到非常低。但也面臨線膨脹系數、晶格失配和極性或非極性曲面的挑戰。陳教授介紹了量子點技術,其可以實現很好的硅上直接外延。去同樣量子阱相比,量子點優勢是對缺陷不敏感。片上外延生長III-V激光器已經成為行業的共識,但是片上外延生長III-V材料遇到的挑戰依然需要行業共同討論克服。使用量子點激發片上外延生長III-V材料具有獨一無二的優勢,為大規模的III-V/Si集成奠定基礎。在這方面,UCL實現了大規模硅上生長1.3μm InAs量子點激光器。

中山大學教授 蔡鑫倫

       中山大學蔡鑫倫教授講述《用于大容量通信系統的硅基光子集成器件》,他表示硅光技術是一次由光電子產業向微電子產業學習的機遇,是將設計和制造分開的硅光新模式,但PIC的特征是集成不同器件材料的多樣性,而CMOS模塊恰恰消滅了多樣性,只能做Foundry提供的器件,這可能導致不同芯片公司的同質化。因此,硅光新模式要持續發展需要不斷開拓新市場,而要適應不多市場領域的需求,硅光技術需要做更多創新,異質集成是很好的技術選擇。蔡教授介紹鈮酸鋰薄膜材料(LNOI),其電光特性具有超高速、低電壓、低損耗,結合硅光CMOS工藝,是硅光異質集成新的理想方式。蔡教授團隊利用熱光效應在Si-LN做了MZ調制,實現理想的帶寬。硅光材料有多種新材料,他建議產業鏈要關注SiN材料,它是一種性能優良的光子集成材料,真正的CMOS兼容。

俄勒岡州立大學教授 王小龍

       俄勒岡州立大學王小龍教授發表“Beyond Silicon Photonics:the Route toward Hybrid Integration”,他提出透明導電氧化物(TCO)材料具有非常好的應用前途,特別跟硅光結合的應用前景非常好。未來應對流量劇增中的需求,硅光成為大家關注的技術選擇。王教授表示調制器是硅光集成中非常關鍵的器件,并介紹透明導電氧化物材料(TCOs)作為調制器新型材料,TCO材料的制作工藝可以跟CMOS工藝兼容。基于混合Si-TCO的微環形調制器,這種調制速率可達到1GHz,如果在優化的金屬聯系設計上,新型調制器還有望實現高達44GHz速率。基于混合TCO微型環陣列,王教授介紹其片上WDM系統,這種系統可以自由實現熱調諧,并獲得極高帶寬密度和能效。

武漢大學教授 鄭國興

       武漢大學鄭國興教授發表《硅基超表面材料在信息光學中的應用研究》,他表示超表面材料是學術研究熱點,先進的制造技術是超表面應用的關鍵,與傳統光學手段實現相位調控相比,納米磚超表面材料性能優勢明顯。其效率方面,電介質材料的納米磚理論效率可接近100%,金屬納米磚理論效率可接近90%。而波段方面,從可見光到紅外波段均可實現。在結構方面,納米磚屬于純平面的超薄器件,具有體積小、重量輕、高度集成、裝校方便等突出優勢,應用面向新概念、高性能、芯片級的光電子功能器件,例如硅光子芯片。超表面材料技術還可以精密且連續位相調制,具有超大衍射角度,更高效率、工藝簡單,批量復制,同時,硅基超材料與半導體工藝兼容。

光迅科技市場部經理 張玓

       光迅科技市場部經理張玓博士發表主題為《下一代硅光收發器的技術挑戰和競爭力分析》,隨著5G商用和數據中心400G切換,硅光在下一代光收發器市場將獲得更加明確的應用需求,但硅光技術與傳統III-V族技術的競爭會一直持續下去,傳統III-V族材料擁有更高性能的發光效率,在5G承載和數據中心架構中,依然具有強大的競爭優勢。不過,硅光的優勢是III-V族難以取代。總體而言,數據中心內部和光互聯器件需求是持續上升的,硅光技術是一種可行的技術,與其他技術共存。他還提到相干技術在800G時代甚至更高將會下層之數據中心內部。

亨通洛克利首席技術家 陳奔

       亨通洛克利首席技術家陳奔博士發表《硅光數通技術進展和最近硅光研究趨勢》,他介紹了當前行業知名硅光模塊商用公司的進展,例如英特爾硅的硅光模塊采用混合集成光源,100G PSM4和100G CWDM4成功出貨,累計出貨超過100萬只。被思科收購的Luxtera采用光柵耦合方式和晶圓級封裝技術(EIC on PIC),產品以PSM4為主,已經交付超過百萬只硅光模塊。Acacia擁有高端相干產品,硅光以及DSP技術,是長距離硅光技術的代表。阿里巴巴最近宣布自己的400G DR4硅光方案,其光引擎基于薄硅工藝的硅光Tx/Rx芯片,驅動和TIA芯片封裝在APE里面。

       亨通洛克利方面,陳奔博士介紹公司成功解決了混合集成激光器,采用Flip Chipped gain chip Array、電吸收調制器、鍺硅探測器、V型槽光纖接口以及線性TIA/Driver等。他介紹了亨通洛克利在112G PAM4眼圖性能,以及硅光的研究趨勢,尤其是OptpASIC,因為硅光并不專用于光模塊,OptoASIC將硅光陣列直接與核心集成電路接口,減少高頻信號在傳輸線上的功率損耗,實現低功耗。

光梓信息科技CTO 姜培

       光梓信息科技CTO姜培博士發表《硅光用高速IC/光電集成》,他表示在4G向5G演進中,PAM技術使電借口是25G NRZ,光接口是12.5GBaud PAM4,因此10G光芯片依然有應用價值。在高速光模塊中,PAM4調制是不可或缺的部分,需要部署DSP,但DSP價格很貴,他介紹lite-DSP采用一半模擬一半數字和Bulk-CMOS工藝,可以成為實現PAM4技術的有效方案。商用化PAM4路線已經比較清晰,與DSP和Analog相比,Lite-DSP擁有較好的性能,較好的功耗和最好的成本,其BULK CMOS工藝在中國擁有較好的供應鏈體系。對于大多數PAM4應用(直接探測或非相干),基于Bulk-CMOS的Lite-DSP將是最具吸引力的方案。 

是德科技技術專家 朱振華

       是德科技技術專家朱振華發表《硅光測試方案介紹》,他指出硅光子器件應用前景廣闊,從通信的電信和數通到傳感領域的激光雷達和消費電子等,需求的不斷上漲對硅光器件測試提出更高的要求。他認為硅光器件的測試難點在于:光學耦合損耗,需要采用高功率可調諧光源或新型低損耗耦合技術解決;偏振對準和偏振相關是難點之一,可以從Average IL/responsivity,PDL或首選偏振態下的響應獲得結果。除此之外,探針影響也是硅光芯片的難題之一,基于LCA的On-Wafer頻域測試,可以通過deembedding消除RF探針影響。

聯合微電子中心硅基光電子總監 馮俊波

       聯合微電子中心有限責任公司硅基光電子總監馮俊波博士發表《硅基光電子工藝》報告,他表示CUMEC能力和戰略規劃,硅光子方面,2020年將完成8英寸SOI生產線建設,2022年完成12英寸SOI生產線建設,2020年啟動硅基量子點激光器研發,預計2023年投產。馮博士對比了硅光子和CMOS,比較版圖設計、材料分布和不同靈敏度的差異。他還分享了硅光子芯片封裝技術的新進展,例如高密度封裝(40μm)、低損耗端面封裝(~1dB)和高速封裝(30Gbps)等。

中科院微電子所研究員 李志華

       中科院微電子所研究員李志華發表《硅光子技術服務平臺》報告,他表示中科院微電子所的核心產品是硅器件與集成、高頻高壓器件與集成、微電子儀器設備和光電技術研發。具備22-5nm關鍵工藝研發,180nm CD量產技術,CMOS和MEMS全流程以及硅基光子器件全流程能力。從歷史發展來看,微電子所在2015年成立硅光子平臺小組,2016年發布首版PDK,涵蓋硅光子平臺器件庫、設計規則和工藝規范,2017年實現PDK與商業軟件集成,2018年首次有源MPW試流片。他介紹微電子所硅光子平臺包括硅光子PDK、8英寸CMOS工藝線、工藝模塊以及仿真設計和光電測試。他最后還介紹了微電子所的光電封裝技術,包括TSV Interposer、晶圓凸點技術、封裝設計與仿真,硅光-MEMS-封裝異質異構3D集成等。

Lumerical公司專家 王旭

Mentor公司專家 David Zhuang

       隨后,Lumerical公司專家王旭博士介紹了《硅光仿真和設計技術》,Mentor公司專家David Zhuang介紹了《硅光自動化繪版工具》。王旭博士認為硅光將引導光子集成技術發展,而對于硅光發展來說,技術、應用以及生態系統缺一不可。硅光在有必要的情況下,將不斷集成其他技術。

       仿真設計是芯片設計的核心環節,對芯片產品的性能和測試前提。硅光芯片采用CMOS工藝,如何在硅片上大規模集成有源器件和無源器件,需要以仿真設計來制定方案。而硅光的自動化繪版對硅光設計效率有著顯著的提升,硅光設計工具是硅光模塊和硅光引擎設計工作的基本保障。隨著通信市場向更高速階段演進,硅光芯片需求不斷釋放,大規模自動化的設計與驗證是產業升級的關鍵。

硅光產業論壇話題討論:IDM或Fabless

       論壇最后,多為專家共同組成了硅光產業鏈話題討論,話題為IDM或FABLESS,由國家信息光電子創新中心傅焰峰博士主持,騰訊數據中心系統架構師孫敏博士,亨洛克利首席科學家陳奔博士,仕佳光子專家張家順博士、Golight副總經理林小龍、LaserX市場總監胡天琦和Luceda公司曹如平博士六位專家擔任話題討論嘉賓,圍繞硅光產業鏈模式:IDM還是Fabless進行了深入的探討。

       會議至此,圓滿結束!18:30開始華夏幸福5G光電之夜,百余位光電子產業鏈專業人士共聚美好光電之夜。在此,特別感謝會議國家信息光電子創新中心,深圳市訊石信息咨詢有限公司,“中國光谷”國際光電子博覽會,是德科技(中國)有限公司和華夏幸福基業股份有限公司等多家單位的鼎力支持!


內容來自:訊石光通訊咨詢網
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關鍵字: 硅光
文章標題:聚焦硅光創新動態 第二屆中國硅光產業論壇圓滿舉辦!
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