助力國產光電集成芯片發展，中國科研人員開發新型「光學矽」

新京報訊（記者張璐）記者5月8日從中國科學院上海微系統與信息技術研究所獲悉，該所研究員歐欣團隊在鉭酸鋰異質集成晶圓及高性能光子芯片製備領域取得突破性進展，相關成果以《可批量製造的鉭酸鋰集成光子芯片》為題，發表於國際學術期刊《自然》。

科研團隊自行設計的鉭酸鋰異質集成晶圓及高性能光子芯片。中國科學院上海微系統與信息技術研究所供圖

隨著全球集成電路產業發展進入「後摩亞時代」，集成電路芯片性能提升的難度和成本越來越高，人們迫切需要尋找新的技術方案。以矽光技術和薄膜铌酸鋰光子技術為代表的集成光電技術是應對此瓶頸問題的顛覆性技術。其中，铌酸鋰有「光學矽」之稱，近些年受到了廣泛關注，哈佛大學等國外研究機構甚至提出了仿照「矽谷」模式來建設新一代「铌酸鋰穀」的方案。

異質集成矽基铌酸鋰平台是發展多功能微電子芯片的物理載體，可廣泛用於5G/6G通信射頻濾波芯片、大模型時代下數據中心的光芯片、高性能鐵電存儲芯片和量子芯片，哈佛大學等機構也憑藉著薄膜铌酸鋰異質集成技術掀起了新的信息技術浪潮。

歐欣團隊與瑞士洛桑聯邦理工學院Tobias Kippenberg團隊在國際上另闢蹊徑，選擇可批量製造的鉭酸鋰薄膜作為研究對象。他們研究證明，與铌酸鋰類似，單晶鉭酸鋰薄膜同樣具有優異的電光轉換特性，且在光電性能和批量製備方面具備更大優勢。「相較於薄膜铌酸鋰，薄膜鉭酸鋰更易製備，且製備效率更高。同時，鉭酸鋰薄膜具有更寬的透明窗口、強電光調製、弱雙折射、更強的抗光折變特性，這種先天的材料優勢極大地擴展了鉭酸鋰平台的光學設計自由度。」歐欣研究員表示。

鉭酸鋰光子芯片展現出極低的光學損耗、高效電光轉換和孤子頻率梳產生等特性，有望為突破通信領域速度、功耗、頻率和帶寬四大瓶頸問題提供解決方案，並在低溫量子、光計算、光通信等領域催生革命性技術。

該團隊孵化的上海新矽聚合半導體有限公司已經具備薄膜鉭酸鋰異質晶圓量產能力，併成功攻關8英吋晶圓製備技術，為國產光電集成芯片和移動終端射頻濾波器芯片更大規模的發展奠定了核心材料基礎。

編輯 陳靜

校對 陳荻雁