近日，湖北九峰山實驗室再次在矽光子整合領域取得里程碑式突破性進展。 2024年9月，實驗室成功點亮整合到矽基晶片內部的雷射光源，這也是該技術在國內的首次成功實現。此項成果採用九峰山實驗室自研異質整合技術，經過複雜製程，在8寸SOI晶圓內部完成了磷化銦雷射的製程整合。

該技術被業界稱為“晶片出光”，它使用傳輸性能更好的光信號替代電信號進行傳輸，是顛覆晶片間信號數據傳輸的重要手段，核心目的是解決當前芯間電信號已接近物理極限的問題。

對資料中心、算力中心、CPU/GPU晶片、AI晶片等領域將起到革新性推動作用。

基於矽基光電子整合的片上光互連，被認為是在後摩爾時代突破積體電路技術發展所面臨的功耗、頻寬和延時等瓶頸的理想方案。

而業界目前對矽光全整合平台的開發最困難的挑戰在於對矽光晶片的“心臟”，即能高效率發光的矽基片上光源的開發和整合上。這項技術是我國光電子領域在國際上僅剩不多的空白環節。

九峰山實驗室矽光製程團隊與合作夥伴協同攻關，在8寸矽光晶圓上異質鍵結III-V族雷射器材料外延晶粒，再進行CMOS相容性的片上元件製成工藝，成功解決了III-V材料結構設計與生長、材料與晶圓鍵結良率低，及異質整合晶圓片上圖形化與蝕刻控制等困難點。經過近十年的追趕攻關，終成功點亮片內激光，實現「晶片出光」。

九峰山實驗室8寸矽基片上光源晶片晶圓

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由於在單一晶片上增加晶體管密度這條路徑越來越難，於是業界開闢出新思路，將多個芯粒封裝在同一塊基板上，以提升晶體管數量。

在單一封裝單元中芯粒越多，它們之間的互連就越多，資料傳輸距離就越長，傳統的電互連技術迫切需要演進升級。與電訊號相比，光傳輸的速度更快、損耗更小、延遲更少，晶片間光互聯技術被認為是推動下一代資訊技術革命的關鍵技術。

隨著人類對資訊傳輸和處理的要求越來越高，「摩爾定律」驅使下的傳統微電子技術也已經很難解決晶片在功耗、發熱、串擾等方面出現的問題。

而透過光電異質整合技術可實現晶片間、晶片內的光互連，將CMOS技術所具備的超大規模邏輯、超高精度製造的特性與光子技術超高速率、超低功耗的優勢融合起來，把原本分離裝置眾多的光、電元件縮小整合到一個獨立微晶片中，實現高整合度、低成本、高速光傳輸。光電異質整合技術可有效解決微電子晶片目前的技術瓶頸問題，也是目前資訊產業實現超越摩爾技術路線的重要技術方向。

九峰山實驗室8寸矽基片上光源晶片晶圓