C114訊 1月12日消息（水易）今日，由CIOE中國光博會與C114通信網(wǎng)聯(lián)合推出的大型研討會系列活動——“2023中國光通信高質(zhì)量發(fā)展論壇”拉開帷幕。首場“硅光技術研討會”上，北京愛杰光電科技有限公司首席科學家周治平表示，硅基光電子是通信系統(tǒng)小型化的關鍵技術。
周治平表示，光電子學是研究光與電之間的相互轉(zhuǎn)換以及相互作用，并且利用特殊的器件和設備將他們應用起來的一門科學，可以分為無源和有源。集成光路、平面光路、光子集成被歸納為無源光電子；集成電路、光電子學、光電集成以及硅基光電子學被歸納為有源光電子。
光電子學的發(fā)展離不開半導體技術的支持，在半導體晶體中，人為地摻入特定的雜質(zhì)元素，使其導電性能可控，可以制作出多種電子器件，光電子器件和集成芯片。
與此同時，半導體芯片中光電不分家，電子和光子相互作用：加電可以發(fā)光；光照可以發(fā)電，波導中光子的行為也需要通過與電子的相互作用來有效操控。周治平表示：“硅基光電子學的意義就在于要加強光電效應在硅基微電子芯片中的作用，使之成為硅基光電子芯片。”
對于硅基光電子的起源，周治平表示，由于硅基光電子主要就是研究芯片，所以要從芯片的起源開始說起。
1950年代，人們開始電子芯片的研究，主要特征是利用電子作為信息載體；1960年代，人們想利用光子作為信息載體來研究光子芯片，但光子之間沒有相互作用，只能提供無源器件；1970年代，人們注意到光電子的相互作用，以III-V 族材料為平臺，打造光電子芯片，是支撐高速通信的關鍵技術，但成本高，集成度低；1990年代，隨著硅工藝的發(fā)展，人們開始研究將光電器件“硅片化”、與CMOS工藝兼容。
進入到21世紀，人們開始以硅材料為平臺，打造硅基光電子芯片，包含前述4種芯片，注重光子和電子的相互作用，強調(diào)大規(guī)模異質(zhì)集成。“硅基光電子芯片是目前半導體芯片發(fā)展的最高級階段，后摩爾時代的核心技術，大數(shù)據(jù)時代的基石。”
周治平介紹，硅基光電子學Silicon Based Optoelectronics(SBO)是探討微納米量級光子、電子、及光電子器件在不同材料體系中的新穎工作原理，并使用與硅基集成電路工藝兼容的技術和方法，將它們異質(zhì)集成在同一硅襯底上，形成一個完整的具有綜合功能的新型大規(guī)模光電集成芯片的一門科學。
為什么硅基光電子學如此重要。周治平表示，通信系統(tǒng)一路走來都有一個小型化的過程，通過不斷努力把巨型的大型的通信系統(tǒng)縮小，再把小型的通訊系統(tǒng)芯片化。
“小型化一定是通過光電集成來實現(xiàn)。”周治平介紹，光電集成可以分為單片集成：所有光電器件工藝與CMOS工藝完全兼容；混合集成：多芯片集成，chiplet，3D集成……；異質(zhì)集成：包含其他材料，如III-V和LiNbO等的硅基單片光電集成。
“這三種集成方式各有優(yōu)缺點，不過第三種更有發(fā)展空間。”在周治平看來，硅基光電子是通信系統(tǒng)小型化的關鍵使能技術，能夠使能芯片技術，使能微小系統(tǒng)，使能人機一體化。 
