高性能光子传输科技新突破 中国科学家开发出新型光学硅芯片

中国科研团队在钽酸锂异质集成晶圆及高性能光子芯片领域取得突破性进展，成功开发出可批量制造的新型「光学硅」芯片。（图／中国科学院上海微系统与信息技术研究所）

随着集成电路产业发展进入「后摩尔时代」，集成电路芯片性能提升的难度和成本越来越高，人们迫切需要寻找新的技术方案。最近，北京清华大学与中国科学院科研团队在钽酸锂异质集成晶圆及高性能光子芯片领域取得突破性进展，成功开发出可批量制造的新型「光学硅」芯片。相关研究成果近日已发表于科学研究期刊《自然》与《科学》杂志上。

《芯智讯》报导说，光子芯片是一种利用光子（光的粒子）来进行信息处理和传输的芯片。与传统的电子芯片相比，光子芯片具有更高的传送速率和更低的能耗，被认为是下一代计算和通信技术的重要发展方向。

当前，以硅光技术和薄膜铌酸锂光子技术为代表的集成光电技术是应对集成电路芯片性能提升瓶颈问题的颠覆性技术。其中，铌酸锂有「光学硅」之称，近年间受到广泛关注，哈佛大学等国外研究机构甚至提出了仿照「矽谷模式」来建设新一代「铌酸锂谷」的方案。

中国科学院上海微系统与信息技术研究所与瑞士洛桑联邦理工学院的合作团队也在《自然》杂志上发表了关于可批量制造新型光子芯片技术的研究成果。他们成功研发了钽酸锂集成光子芯片，这种新型光子芯片展现出了极低的光学损耗和高效的电光转换特性，有望在激光雷达、精密测量等领域实现应用。

中国科学院上海微系统所研究员欧欣说，「与铌酸锂类似，钽酸锂也可以被称为『光学硅』，我们与合作者研究证明，单晶钽酸锂薄膜同样具有优异的电光转换特性，甚至在某些方面比铌酸锂更具优势。」更重要的是，硅基钽酸锂异质晶圆的制备工艺与绝缘体上硅晶圆制备工艺更加接近，因此钽酸锂薄膜可实现低成本和规模化制造，具有极高的应用价值。

此外，清华大学的研究团队在《科学》杂志上发表了关于中国AI光芯片「太极」的研究成果。这款名为「太极」的光芯片采用了分布式广度智慧光计算构架，实现了160 TOPS/W的通用智慧计算能力。这标志着光计算在支持复杂人工智慧任务，如自然场景千类物件识别、跨模态内容生成等方面取得了重大进展。

报导说，光子芯片的发展为高性能计算、人工智慧、光通信等领域带来了新的可能性，同时也为解决传统电子计算所面临的速度、功耗、频率和频宽的瓶颈问题提供了新的解决方案。随着研究的深入和技术的成熟，光子芯片有望在未来的科技革命中发挥关键作用。