核心技术突破！中国第一个光子芯片试线成功下线第一个晶圆

近日，上海交通大学无锡光子芯片研究院电子发烧友网综合报道。（CHIPX）在国内首个光子芯片中试线成功下线，取得了重大进展。 6 该芯片的关键技术指标达到了国际先进水平，同时完成了消耗极低、带宽超高的高性能薄膜φ酸锂调制器芯片的大规模量产。

突破光子芯片核心技术

光子芯片又称光子集成电路（Photonic Integrated Circuit，PIC），它是一种基于光子学原理的集成电路芯片。这样就可以将光子器件集成到芯片上，实现光电子集成，利用光波(电磁波)作为信息传输或数据运算的载体，一般依靠集成光学或硅基光电子中介质光波导来传输模具光信号，将光信号和电信号的调配、传输、解调等集成到同一个衬底或芯片上。

作为新一代信息技术的关键，光子芯片可以满足人工智能、物联网、云计算、生物医药等领域对传输、计算、存储和显示的技术需求。

然而，在此之前，由于缺乏共性关键技术平台，中国光量子技术面临着“试验室成果难以量产”的困境，成为制约行业发展的“卡脖子”问题。上海交通大学无锡光子芯片研究院通过建设国内首条光子芯片试线，成功克服了这一问题。

上海交通大学无锡光子芯片研究所 2022 年 12 每月启动中试线建设，2024 年 9 集光子芯片R&D、设计、加工和应用于一体的光子芯片试线正式启用。如今，第一个晶圆的成功下线意味着测试平台实现了量产线。

膜酸锂调制器芯片是一种以膜酸锂为关键材料，利用电光效应实现光信号调制的高性能芯片，具有极快的电光效应、高带宽、低功耗等显著优点。 5G 在通信、量子计算、光通信等领域具有很大的潜力。

膜酸锂调制器芯片的工作原理是在电光效应的基础上工作，即在一些晶体加上电场的影响下，其折射率会发生变化，当光波通过这种介质时，其传输特性会发生变化。光信号的“相位”或强度可以通过施加电压来改变，从而实现光信号的分配。例如，常见的薄膜鲟酸锂电光调制器有相位调制器，其基本结构包括两个波导、两个功分结构、射频电极和DC电极。

然而，由于薄膜鲟酸锂材料具有高脆性，制备大型薄膜鲟酸锂晶圆一直存在挑战。上海交通大学无锡光子芯片研究院引进 110 世界顶级的余台 CMOS 工艺设备，构建了从光刻、薄膜沉积、蚀刻、湿法、切割、测量到封装的全闭环工艺链，覆盖薄膜酸锂晶圆。

通过ic设计、工艺方案与设备系统的创新开发协同适应技术，从光刻图形化、精密蚀刻、薄膜沉积到封装测试，成功打通了全过程工艺，实现了晶圆级光子芯片集成技术的重大进步。在 6 实现了英尺邈酸锂晶圆。 110nm 通过步进式高精度波导蚀刻蚀（i-line）光刻完成了高均匀性、纳米波导和复杂高性能电极结构的跨尺度集成，达到了顶级的工艺水平。

该芯片调配带宽突破 突破国际高速光互连带宽瓶颈的110GHz；插入损耗3.5dB，消耗0.2波导dB/cm，显著提高光传输效率；1.9调配效率 V · cm，大大提高了电光转换效率。<3.5dB，波导消耗<0.2dB/cm，显着提高光传输效率；调配效率<1.9 V · cm，电光转换效率大幅提升。

大规模生产能力和前景

上海交通大学无锡光子芯片研究所中试平台年产 12000 片片薄膜酸锂晶圆的量产能力，将为工业合作伙伴提供“低成本”、“快速迭代”、“大规模量产”的解决方案。

另外，研究所将发布工艺技术包（PDK），全面纳入、开放、共享薄膜酸锂晶圆制备的核心工艺指标和设备模型，帮助产业链企业高效完成从概念设计到流片验证再到量产的全过程闭环，显著缩短R&D周期。

中试平台不仅服务于光子芯片行业，还将与区域发展“双向前进”，加快科技创新转型落地，推动中国光子芯片核心器件从技术研发向产业化应用的实质性飞跃。同时，研究院将围绕芯、光、智、算等进行科技创新转型和孵化，为光子计算、量子信息、6G 通信、激光雷达等行业提供核心保障。

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