48iOBdHgAqK city.huanqiu.comarticle光芯片“重庆造” 实现光电芯片领域“换道超车”/e3pmh1nv4/ecko30dgg随着5G、AIoT、云计算等各项应用的逐步落地,对数据传输提出了更高的要求。但是半个世纪以来,电子芯片的发展已经逼近摩尔定律极限。随着信息技术的不断拓宽和深入,芯片的工艺制程已减小到 5nm 以下,但由此带来的串扰、发热和高功耗等问题越发成为微电子技术难以解决的瓶颈。而相比于电子集成电路或电互联技术,由于微电子芯片采用电流信号来作为信息的载体,而光子芯片则采用频率更高的光波来作为信息载体。所以,光芯片具有更低的传输损耗、更宽的传输带宽、更小的时间延迟、以及更强的抗电磁干扰能力等特性。于是,在面向“后摩尔时代”的潜在颠覆性技术里,光芯片进入人们的视野。成立联合微电子中心抢占光芯片发展制高点“传统微电子芯片里嵌入的是集成电路,我们嵌入的是集成光路。从电芯片到光电芯片,功能、性能都得到大幅提升。以硅基光电子为代表的光电子集成技术,正在引发电子信息产业的技术发展方式、系统设计方法、生产组织模式等发生根本性变化,在数据中心、5G通信、生物传感、微波光子、人工智能等领域有着巨大的应用前景以及现实的应用需求,有希望成为下一代信息系统的核心。”联合微电子中心硅基光电子中心主任冯俊波介绍道,为了响应国家自主发展光芯片号召,解决国内硅基光电子流片工艺平台缺乏和成套工艺技术受制于人的局面,2018年,重庆市政府重磅打造了国家级国际化集成电路新型研发机构——联合微电子中心(CUMEC),其重要方向之一瞄准的就是未来信息产业发展战略制高点硅基光电子技术。如今,落户重庆高新区西永微电园的CUMEC公司已开发出了国内首条具有自主知识产权的硅光成套工艺,包含了整个产业链的各个环节,从工艺、设计、封装测试都能对外进行服务。2021年,联合微电子中心还获工信部批复,组建国家地方共建硅基混合集成创新中心,这也是重庆市首个国家级制造业创新中心。截至2022年6月CUMEC公司已累计完成近200项专利申请,承担了国家级科研项目32项,期间完成了多个国内首创且国际先进的成就,有效解决了我国硅光流片工艺平台缺乏和硅光工艺缺失的“卡脖子”问题。跑出“加速度” 努力实现光电芯片领域“换道超车”值得一提的是,从2018年12月开始建设到2019年9月成果通过专家测试评审,联合微电子中心公司团队自主研发仅用时10个月、投资13亿,就顺利实现8英寸硅基光电子特色工艺平台建设通线的阶段目标,开发了具有自主知识产权的硅光成套工艺。2020年5月,CUMEC公司正式向全球发布“180nm成套硅光工艺PDK”,开始向全球提供硅光芯片流片服务和设计、封装服务,并与国内外100多家企业达成了合作协议,目前已为50多家国内外企业提供了流片服务;2021年6月,CUMEC公司还发布了“300nm氮化硅光电子工艺PDK”“130nm成套硅光工艺PDK”“三维集成工艺PDK”,助力5G、数据中心、量子通信、量子计算、自动驾驶等产业创新发展;2021年11月,CUMEC公司自主研发集成光电子芯片设计软件CODE(CUMEC Optical Design Engine)也正式向业内发布,该软件是CODE平台推出的首个单元模块工具,具备强大的自动布线和波导自动化生成功能,能够提升设计人员在复杂形状光波导绘制时的效率。从建设到投产再到系列产品发布,CUMEC公司发展速度在整个行业内,均属于十分快速的。而这一方面得益于公司拥有雄厚的人才储备,另一方面则得益于重庆市政府与高新区的大力支持。目前公司团队共有400余人,其中博士占比近1/4。“其实我也是被这个平台吸引过来的,愿意花几十甚至上百亿来打造这样的一个平台,是需要政府有很大的魄力和眼光的,我认为重庆市政府有这样的能力,我也很感动,所以就过来了。”冯俊波表示。“以前,国内企业在国外平台加工制备,需要受限于他给你开放的程度,也就是他给你开放了哪些权限你才能去做哪些,就像是戴着镣铐跳舞。在我们平台开放之前,有个客户的芯片一直都是送到国外某平台上去流片,周期非常长,甚至要一年以上,这样对技术迭代会产生很大的影响,甚至到后来国外的平台直接不给他做了,他的业务也就停了。我们平台当时一发布,对方公司就联系了我们,我们公司在三个月之内就把片子给了对方。当他拿到芯片测试之后,非常满意,性能各方面也都达到了他的预期。”冯俊波表示,以前国内企业流片需要到国外进行设计,从交付设计到最后拿到芯片,周期通常需要8个月到一年左右,但现在,企业在CUMEC公司进行流片,周期仅需4个月左右,缩短了至少一半的时间。此外,据冯俊波介绍,基于联合微电子的制造技术和设计IP,已经能够实现高速光收发芯片、激光雷达OPA芯片等产品批量生产,不仅成本相对更低,其兼容性也更高,可以为客户提供标准工艺和客制化工艺,满足客户更多个性化需求,客制化工艺涵盖了客制化流程、客制化模块和先进的库资源等。实际上,光芯片自动化封装也一直都是业内难题。“不同于电子芯片封装,光芯片封装具有特殊性,光芯片的器件集成密度非常高,因此也需要高密度的互联方式。光芯片里的光用肉眼是看不到的,例如我们日常说的光纤,它的尺寸比头发丝还小,但是比芯片里面波导的尺寸大近百倍,所以要把光导到光纤,同时要保证它的可靠性能是比较困难的”,为了解决硅光芯片封装难题,联合微电子中心还建立了国内首个全流程的硅光芯片封装测试实验室,实现了高密度光纤阵列与硅光芯片的耦合封装等技术。目前,CUMEC公司掌握的多种硅光芯片封装技术,可进行定制化的封装,最新的封装技术可以将光、电控、温控等进行集成。同时,实验室里还拥有自主研发的芯片自动测试系统,可以在无人操控的情况下,对硅光芯片进行自动化测试。此外,CUMEC公司还在业内率先发布《硅基光电子芯片封装规则》,为硅基光电子芯片大规模生产和产业化扫清一大技术障碍。冯俊波表示,在传统的摩尔定律的技术道路上想要短时间内超越国外是比较困难的。但是在超越摩尔定律的赛道上,从起步上来看,国内和国外差距并不是很大,所以国内现阶段正抢先在一些技术上做布局,加快发展。联合微电子中心目前也正努力在光电芯片领域实现“换道超车”。CUMEC公司仅用3年的时间,就打造了完善的光电融合高端特色工艺平台,未来这些技术将广泛应用于5G、数据中心、量子通信、量子计算、自动驾驶、智能穿戴等领域,助力大信息时代的人工智能等前沿产业创新发展。冯俊波表示,下一步,CUMEC公司将继续推动重大科技创新,努力打造硅光集成原创技术策源地;大力实施关键核心工艺攻关计划,逐步形成稳定的工艺服务能力;紧密贴近市场需求,加快产品研制和成果应用;探索实施机制模式创新,努力营造创新创造生态环境;切实谋划和建设好国家级创新平台,为国家集成电路产业发展、建设西部(重庆)科学城和成渝地区双城经济圈建设助力。(文/郭志花 图/联合微电子中心)1657097960040环球网版权作品,未经书面授权,严禁转载或镜像,违者将被追究法律责任。责编:张寒玥环球网165709796004011[]//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/0aaaae5db667e61ab8e7c6f7b8309761u1.png
随着5G、AIoT、云计算等各项应用的逐步落地,对数据传输提出了更高的要求。但是半个世纪以来,电子芯片的发展已经逼近摩尔定律极限。随着信息技术的不断拓宽和深入,芯片的工艺制程已减小到 5nm 以下,但由此带来的串扰、发热和高功耗等问题越发成为微电子技术难以解决的瓶颈。而相比于电子集成电路或电互联技术,由于微电子芯片采用电流信号来作为信息的载体,而光子芯片则采用频率更高的光波来作为信息载体。所以,光芯片具有更低的传输损耗、更宽的传输带宽、更小的时间延迟、以及更强的抗电磁干扰能力等特性。于是,在面向“后摩尔时代”的潜在颠覆性技术里,光芯片进入人们的视野。成立联合微电子中心抢占光芯片发展制高点“传统微电子芯片里嵌入的是集成电路,我们嵌入的是集成光路。从电芯片到光电芯片,功能、性能都得到大幅提升。以硅基光电子为代表的光电子集成技术,正在引发电子信息产业的技术发展方式、系统设计方法、生产组织模式等发生根本性变化,在数据中心、5G通信、生物传感、微波光子、人工智能等领域有着巨大的应用前景以及现实的应用需求,有希望成为下一代信息系统的核心。”联合微电子中心硅基光电子中心主任冯俊波介绍道,为了响应国家自主发展光芯片号召,解决国内硅基光电子流片工艺平台缺乏和成套工艺技术受制于人的局面,2018年,重庆市政府重磅打造了国家级国际化集成电路新型研发机构——联合微电子中心(CUMEC),其重要方向之一瞄准的就是未来信息产业发展战略制高点硅基光电子技术。如今,落户重庆高新区西永微电园的CUMEC公司已开发出了国内首条具有自主知识产权的硅光成套工艺,包含了整个产业链的各个环节,从工艺、设计、封装测试都能对外进行服务。2021年,联合微电子中心还获工信部批复,组建国家地方共建硅基混合集成创新中心,这也是重庆市首个国家级制造业创新中心。截至2022年6月CUMEC公司已累计完成近200项专利申请,承担了国家级科研项目32项,期间完成了多个国内首创且国际先进的成就,有效解决了我国硅光流片工艺平台缺乏和硅光工艺缺失的“卡脖子”问题。跑出“加速度” 努力实现光电芯片领域“换道超车”值得一提的是,从2018年12月开始建设到2019年9月成果通过专家测试评审,联合微电子中心公司团队自主研发仅用时10个月、投资13亿,就顺利实现8英寸硅基光电子特色工艺平台建设通线的阶段目标,开发了具有自主知识产权的硅光成套工艺。2020年5月,CUMEC公司正式向全球发布“180nm成套硅光工艺PDK”,开始向全球提供硅光芯片流片服务和设计、封装服务,并与国内外100多家企业达成了合作协议,目前已为50多家国内外企业提供了流片服务;2021年6月,CUMEC公司还发布了“300nm氮化硅光电子工艺PDK”“130nm成套硅光工艺PDK”“三维集成工艺PDK”,助力5G、数据中心、量子通信、量子计算、自动驾驶等产业创新发展;2021年11月,CUMEC公司自主研发集成光电子芯片设计软件CODE(CUMEC Optical Design Engine)也正式向业内发布,该软件是CODE平台推出的首个单元模块工具,具备强大的自动布线和波导自动化生成功能,能够提升设计人员在复杂形状光波导绘制时的效率。从建设到投产再到系列产品发布,CUMEC公司发展速度在整个行业内,均属于十分快速的。而这一方面得益于公司拥有雄厚的人才储备,另一方面则得益于重庆市政府与高新区的大力支持。目前公司团队共有400余人,其中博士占比近1/4。“其实我也是被这个平台吸引过来的,愿意花几十甚至上百亿来打造这样的一个平台,是需要政府有很大的魄力和眼光的,我认为重庆市政府有这样的能力,我也很感动,所以就过来了。”冯俊波表示。“以前,国内企业在国外平台加工制备,需要受限于他给你开放的程度,也就是他给你开放了哪些权限你才能去做哪些,就像是戴着镣铐跳舞。在我们平台开放之前,有个客户的芯片一直都是送到国外某平台上去流片,周期非常长,甚至要一年以上,这样对技术迭代会产生很大的影响,甚至到后来国外的平台直接不给他做了,他的业务也就停了。我们平台当时一发布,对方公司就联系了我们,我们公司在三个月之内就把片子给了对方。当他拿到芯片测试之后,非常满意,性能各方面也都达到了他的预期。”冯俊波表示,以前国内企业流片需要到国外进行设计,从交付设计到最后拿到芯片,周期通常需要8个月到一年左右,但现在,企业在CUMEC公司进行流片,周期仅需4个月左右,缩短了至少一半的时间。此外,据冯俊波介绍,基于联合微电子的制造技术和设计IP,已经能够实现高速光收发芯片、激光雷达OPA芯片等产品批量生产,不仅成本相对更低,其兼容性也更高,可以为客户提供标准工艺和客制化工艺,满足客户更多个性化需求,客制化工艺涵盖了客制化流程、客制化模块和先进的库资源等。实际上,光芯片自动化封装也一直都是业内难题。“不同于电子芯片封装,光芯片封装具有特殊性,光芯片的器件集成密度非常高,因此也需要高密度的互联方式。光芯片里的光用肉眼是看不到的,例如我们日常说的光纤,它的尺寸比头发丝还小,但是比芯片里面波导的尺寸大近百倍,所以要把光导到光纤,同时要保证它的可靠性能是比较困难的”,为了解决硅光芯片封装难题,联合微电子中心还建立了国内首个全流程的硅光芯片封装测试实验室,实现了高密度光纤阵列与硅光芯片的耦合封装等技术。目前,CUMEC公司掌握的多种硅光芯片封装技术,可进行定制化的封装,最新的封装技术可以将光、电控、温控等进行集成。同时,实验室里还拥有自主研发的芯片自动测试系统,可以在无人操控的情况下,对硅光芯片进行自动化测试。此外,CUMEC公司还在业内率先发布《硅基光电子芯片封装规则》,为硅基光电子芯片大规模生产和产业化扫清一大技术障碍。冯俊波表示,在传统的摩尔定律的技术道路上想要短时间内超越国外是比较困难的。但是在超越摩尔定律的赛道上,从起步上来看,国内和国外差距并不是很大,所以国内现阶段正抢先在一些技术上做布局,加快发展。联合微电子中心目前也正努力在光电芯片领域实现“换道超车”。CUMEC公司仅用3年的时间,就打造了完善的光电融合高端特色工艺平台,未来这些技术将广泛应用于5G、数据中心、量子通信、量子计算、自动驾驶、智能穿戴等领域,助力大信息时代的人工智能等前沿产业创新发展。冯俊波表示,下一步,CUMEC公司将继续推动重大科技创新,努力打造硅光集成原创技术策源地;大力实施关键核心工艺攻关计划,逐步形成稳定的工艺服务能力;紧密贴近市场需求,加快产品研制和成果应用;探索实施机制模式创新,努力营造创新创造生态环境;切实谋划和建设好国家级创新平台,为国家集成电路产业发展、建设西部(重庆)科学城和成渝地区双城经济圈建设助力。(文/郭志花 图/联合微电子中心)