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06-18
中国电子报 近日，记者获悉，台积电将携手博通、英伟达等大客户，共同开发硅光子技术、光学共封装光学（CPO）等新产品。
该技术适用于45nm至7nm芯片工艺，预计最早将于明年下半年获得大订单，并于年内达到量产阶段。
这一次，硅光子芯片的春天又来了？硅光子芯片的发展并不如预期。
硅光子芯片是基于硅晶圆开发的光子集成芯片。
他们使用硅光子材料和器件通过特殊工艺制造集成电路。
它们具有集成度高、成本低、传输带宽高的特点。
。
它在尺寸、速度、功耗等方面具有独特的优势，其工艺与硅基微电子的基本工艺兼容，可以实现与硅基微电子的光电3D集成芯片。
硅光子芯片可以通过硅晶圆技术实现高密度集成（英特尔） 事实上，早在20世纪70年代，科学家就开始研究硅基材料上的光子学。
这一年左右，硅光子技术开始进入商业应用领域，随后在通信、计算等领域找到小规模应用。
此前，已有多家科技巨头研发出硅光子芯片相关产品，但大多尚未实现规模化应用。
据了解，华为在硅光子芯片的研发上投入了大量资源。
2016年，首次展示硅光子芯片样品并申请相关专利。
然而，华为在硅光子芯片领域的研发进展缓慢，并未最终实现大规模商业应用。
谷歌于2016年宣布成功研发出硅光子芯片，并展示了其高速数据传输和处理能力。
然而，在接下来的几年里，谷歌并没有公开宣布硅光子芯片技术有任何实质性进展。
中国科学院微电子研究所研究员、硅光子平台负责人李志华告诉记者，市场规模较小是阻碍硅光子芯片发展的一大因素。
硅光子芯片的应用领域主要集中在数据中心、长途通信等高端市场。
在AI市场爆发之前，这些市场的需求相对有限，这也制约了硅光子芯片的发展。
另外，当时芯片制造工艺的发展还没有达到物理极限。
人们热衷于通过缩小芯片制造工艺来提高芯片性能，而不是通过硅光子技术来提高芯片性能。
这也导致了此前硅光子学的发展不及预期。
从“幕后”到“台前” 如今，硅光子芯片又迎来了“春天”，这次甚至有消息称台积电将在2020年量产硅光子芯片技术。
这项技术开始慢慢地从“幕后”走向“台上”。
这是因为当前人工智能技术的快速发展带来了数据处理和传输需求的增加。
硅光子芯片是一种能够高效、快速、低成本地处理和传输大量数据的技术。
此外，随着芯片制造工艺逐渐逼近物理极限，“超越摩尔技术”的概念也被提出。
由于光子芯片的工艺节点要求不像电子芯片那么严格，因此减少了对先进工艺的依赖。
因此，硅光子芯片在一定程度上缓解了当前芯片发展的瓶颈问题，也成为“超越摩尔技术”的关键成员。
“硅光子芯片并不是取代传统集成电路技术，而是帮助集成电路在后摩尔时代拓展技术功能。
另外，由于硅光子芯片是基于硅晶圆开发的光子集成芯片，因此硅光子芯片是所需要的制造设备和技术与传统集成电路基本相同，技术迁移成本低，这也成为硅光子芯片的独特优势。
”李志华说。
基于此，硅光子芯片也有更多的市场需求。
国际半导体行业协会（SEMI）预测数据显示，2017年全球硅光子半导体市场规模预计将达到78.6亿美元，年复合增长率预计将达到25.7%。
数据SEMI 与此同时，硅光子芯片也成为全球芯片巨头的又一关键竞争赛道。
台积电此前在硅光子芯片领域推广了一种名为COUPE（紧凑型通用光子引擎）的封装技术。
其最大的特点是可以降低功耗、增加带宽。
据悉，台积电计划在与Nvidia的合作项目中使用该技术，并尝试使用该技术组合多个Nvidia GPU。
此外，如果台积电能够如期与博通、英伟达等大客户共同开发硅光子芯片技术，也将汇集各方的技术优势和资源，推动硅光子芯片的大规模量产。
另一家芯片巨头英特尔也致力于开发硅光子芯片技术。
例如，英特尔提出的光电共封装解决方案采用密集波分复用（DWDM）技术来增加光子芯片的带宽，同时缩小其尺寸。
英特尔还提出了可插拔光电共封装解决方案，利用光互连技术实现芯片之间更高水平的带宽。
与此同时，英特尔还在开发八波长分布式反馈激光器阵列，以增强大规模CMOS晶圆厂的激光器制造能力，实现光互连芯片技术。
英特尔研究院开发的八种微环调制器和光波导（英特尔）的制造良率成为最大障碍。
虽然硅光子芯片迎来了从“幕后”到“台前”的转折点，但这一次，台积电能否携手科技巨头，成功实现硅光子芯片量产，迎来“ “春天”又取决于制造良率问题能否得到有效解决。
李志华介绍，在同一工艺节点，硅光子芯片对工艺精度的要求比纯电子芯片高得多。
纯电子芯片通常使用金属线作为传输介质。
这些电线具有高导电率和高导热率，可以有效地传输信号和散热。
虽然金属线也有粗糙的表面，但由于其良好的导电性和导热性，对信号传输的影响相对较小。
然而硅光子芯片中的微波波导主要传输光子，而光子具有挥发性，容易受到电磁场的影响。
当微波导管边缘存在凹凸不平或凸起时，可能会导致电磁场不连续，从而导致信号散射和能量损失。
此外，光学器件的性能对加工精度也非常敏感。
微小的工艺错误可能会导致设备性能严重下降。
因此，硅光子芯片对工艺精度更加严格，导致硅光子芯片良率下降。
想要有效解决硅光子芯片的良率问题，保证微波波导的高性能传输，需要优化硅光子制造工艺，实现波导边缘光滑，提高光器件的加工精度，从而提高质量的信号传输。
，保证光器件的性能和可靠性。
【近期会议】10月17日14:00，将召开“高可靠氮化镓功率器件推动太阳能、DC/DC转换及电机驱动创新应用”主题会议。
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