美日歐硅光子技術發(fā)展簡況

　　Development of silicon photonics technology in us, Japan and Europe

　　美國一直注重光子產業(yè)的發(fā)展，早在1991年就成立了“美國光電子產業(yè)振興會”（OIDA），以引導資本和各方力量進入光電子領域。2008~2013年，DARPA開始資助“超高效納米光子芯片間通訊”項目（Ultraperformance Nanophotonic Intrachip Communications，UNIC）。目標是開發(fā)和CMOS兼容的光子技術用于高通量的通訊網(wǎng)絡。2014年，美國建立了“國家光子計劃”產業(yè)聯(lián)盟，明確將支持發(fā)展光學與光子基礎研究與早期應用研究計劃開發(fā)，支持4大研究領域及3個應用能力技術開發(fā)，并提出了每一項可開發(fā)領域的機會和目標。

　　美國以IBM、Intel、Luxtera公司為代表，近年來都在光互連技術研發(fā)方面取得了不錯的成績。

　　IBM demos first fully integrated monolithic silicon photonics chip

　　日本發(fā)展光電子技術時間也較早，1980年，為推動光電子技術的發(fā)展，日本成立了光產業(yè)技術振興協(xié)會（OITDA）。在產業(yè)化及市場方面，由于光電領域的重大技術發(fā)明多產生于美國，因此，早期日本政府主要是靠引進外國技術進行消化吸收，后期則是自主創(chuàng)新過程。2010年，日本開始實施尖端研究開發(fā)資助計劃（FIRST），該計劃由日本內閣府提供支援。FIRST計劃是從600個提案中選出30個核心科研項目予以資助，項目資助的總金額達到1000億日元。光電子融合系統(tǒng)基礎技術開發(fā)（PECST）是FIRST計劃的一部分，以在2025年實現(xiàn)“片上數(shù)據(jù)中心”為目標。

　　硅光子技術在歐洲各國也受到了廣泛的關注。2010年前，為了發(fā)展光電子集成電路（OEIC），歐洲發(fā)起了幾大項目：PICMOS項目驗證硅回路上InP鍵合器件的全光鏈路；隨后發(fā)起的WADIMOS項目進一步驗證光網(wǎng)絡；英國硅光子學項目和歐洲HELIOS項目主要關注光電子集成的電信設備，可以完成SOI光子回路的晶片鍵合或光子金屬層的低溫制造。從2013開始， 歐盟的節(jié)能硅發(fā)射器使用III-V族半導體量子點和量子點材料的異質集成（SEQUOIA）項目一直在開發(fā)具有較好的熱穩(wěn)定性、高調制帶寬以及可能產生平面波分復用蜂窩的混合III-V激光器。作為歐盟第七框架計劃（FP7）研發(fā)領域的具體目標研究項目（STREP）之一，IRIS項目由愛立信與歐洲委員會聯(lián)合創(chuàng)建，旨在利用硅光子技術，創(chuàng)建高容量和可重構WDM光交換機，實現(xiàn)在單個芯片上整體集成電路。

　　2013年，歐盟啟動4年期針對硅光子技術的歐盟PLAT4M（針對制造的光字庫和技術）項目。該項目的目的是打造硅光子技術的整個產業(yè)鏈，聚集了以法國微電子和納米技術研究中心CEA-Leti為領導的包括德國Aifotec公司等在內的15家歐盟企業(yè)和研究機構以及潛在用戶。

　　在硅基光子學研究方面，我國較早開展了相關研究，例如中科院半導體研究所的王啟明院士近年來專心致力于硅基光子學研究，主持了國家自然科學基金重點項目“硅基光電子學關鍵器件基礎研究”，在硅基發(fā)光器件的探索、硅基非線性測試分析等方面取得了許多進展。但從整體來看，我國對硅基光子學的研究與世界相比還有一定差距。

　　我國硅光子產業(yè)也處于發(fā)展初期，產業(yè)基礎較為薄弱。目前，光迅科技、華為、海信都已經在硅光子產業(yè)開展部署規(guī)劃，光迅科技已經投入研發(fā)探索硅光集成項目的協(xié)同預研模式，力爭打通硅光調制、硅光集成等多個層面的合作關節(jié)，但是國內整體技術發(fā)展距離發(fā)達國家仍有較大的差距。中國在光電子器件制造裝備研發(fā)投入分散，沒有建立硅基和 InP 基光電子體系化研發(fā)平臺。隨著國內企業(yè)綜合實力逐漸增強，以及國家集成電路產業(yè)的扶持，國內廠商需要不斷加快推進硅光子項目。