《集成電路芯片生產(chǎn)中的光學(xué)技術(shù)發(fā)展綜述報(bào)告》2400字

集成電路芯片生產(chǎn)中的光學(xué)技術(shù)發(fā)展綜述報(bào)告目錄TOC\o"1-2"\h\u20129一、國(guó)際發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì) 1288781.可重構(gòu)智能化 155452.多維信號(hào)調(diào)控 129352二、我國(guó)光電集成芯片技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與水平 228648二、我國(guó)光電集成芯片技術(shù)發(fā)展策略 357921.加強(qiáng)器件技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)，迅 3300772.優(yōu)化光電子產(chǎn)業(yè)生態(tài)，構(gòu)建長(zhǎng) 352553.加強(qiáng)國(guó)際合作，實(shí)現(xiàn)我國(guó)光 3光電集成芯片技術(shù)是將光電材料和功能微結(jié)構(gòu)集成在芯片上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的一種新技術(shù)。與微電子集成電路類(lèi)似的光電集成芯片技術(shù)的發(fā)展是光電子器件技術(shù)的一個(gè)里程碑。目前，光子器件普遍處于“單管”時(shí)代，信息系統(tǒng)的能耗和容量問(wèn)題沒(méi)有得到有效解決，光電集成芯片技術(shù)具有功耗低、速度快、可擴(kuò)展性強(qiáng)等突出優(yōu)勢(shì)，高可靠性和低容量。它將在光傳輸、光信息處理和交換、光接入以及光和無(wú)線集成等領(lǐng)域的關(guān)鍵連接中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。這是克服信息網(wǎng)絡(luò)速度和能耗兩大技術(shù)瓶頸的唯一途徑。光電集成芯片技術(shù)在傳感器、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域也有著廣闊的應(yīng)用前景。一、國(guó)際發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)1.可重構(gòu)智能化隨著各種信息應(yīng)用的動(dòng)態(tài)化和復(fù)雜化，為了支撐信息傳輸、交換及處理的智能化需求，光電子功能模塊必須具備可重構(gòu)的能力，在對(duì)系統(tǒng)性能沒(méi)有影響的情況下完成所需要的快速功能轉(zhuǎn)換（例如波長(zhǎng)、偏振、頻段等）?！翱烧{(diào)試”“可編程”“可重構(gòu)”等關(guān)鍵詞將成為絕大多數(shù)高性能光電子模塊的基本特征。2.多維信號(hào)調(diào)控為了適應(yīng)現(xiàn)代信息社會(huì)對(duì)帶寬需求的高速增長(zhǎng)，核心光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所面臨的信號(hào)維度已經(jīng)不是傳統(tǒng)的單一維度（如波長(zhǎng)WDM、幅度OOK等），而是越來(lái)越復(fù)雜的維度組合（波長(zhǎng)、偏振、模式、軌道角動(dòng)量等等），各種復(fù)用技術(shù)如波分復(fù)用技術(shù)(WDM)、時(shí)分復(fù)用技術(shù)(TDM)、偏振復(fù)用技術(shù)(PDM)、正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)、空分復(fù)用技術(shù)(SDM)和各種高階調(diào)制格式如PSK、QPSK、QAM等已被廣泛應(yīng)用于光纖通信系統(tǒng)中，因此，高效的信號(hào)調(diào)控機(jī)制（包括產(chǎn)生、傳輸、交換、處理、接收等）將成為下一階段的研究重點(diǎn)。光電子器件及集成技術(shù)正處于高速發(fā)展時(shí)期，進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，國(guó)際上圍繞光電子技術(shù)部署了許多重大的研究計(jì)劃，投入了大量的人力物力進(jìn)行高端光電子器件的研發(fā)，在光電子的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題、關(guān)鍵技術(shù)、示范應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)推廣等方面均有重大進(jìn)展和突破，有力支撐了各國(guó)信息領(lǐng)域整體水平的提升。歐盟在前期5thFramework項(xiàng)目PICCO基礎(chǔ)上部署了6thFramework項(xiàng)目PICMOS和ePIXnet，在7thFramework中部署了HELIOS、PhotonFAB和ERA-NET-PLUS等項(xiàng)目，而“Horizon2020”計(jì)劃更是集中部署了光電集成研究項(xiàng)目，旨在實(shí)現(xiàn)基于半導(dǎo)體材料或二維晶體材料的光電混合集成芯片。日本先后實(shí)施了世界最尖端IT國(guó)家重點(diǎn)研究開(kāi)發(fā)項(xiàng)目——光電子元器件技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，TIA項(xiàng)目（筑波納米技術(shù)革新平臺(tái)），下一代高效率網(wǎng)絡(luò)器件技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目等等，目前正在實(shí)施的FirstProgram（先端研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃）部署了“光電子融合系統(tǒng)技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目”。美國(guó)更是集中精力開(kāi)展光電子技術(shù)研究，尤其以DARPA和NSF資助了多個(gè)重大研究計(jì)劃，包括HPC/UHPC、EPIC、UNIC、POEM和MURI等計(jì)劃。2017年10月美國(guó)總統(tǒng)特朗普宣布光子集成技術(shù)國(guó)家戰(zhàn)略，聯(lián)邦政府結(jié)合社會(huì)資本投入6.5億美元打造光子集成器件研發(fā)制備平臺(tái)。二、我國(guó)光電集成芯片技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與水平“十三五”期間我國(guó)在多波長(zhǎng)激光器陣列、超高速長(zhǎng)距離光傳輸、高速光調(diào)制器、大規(guī)模光交換芯片，以及全光信號(hào)處理芯片等光電集成芯片相關(guān)技術(shù)方面取得了重要進(jìn)展。在研發(fā)層面上的光電子單元器件部分指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際水平，如70Gb/s硅基調(diào)制器，40Gb/s鍺硅探測(cè)器，24GHz模擬直調(diào)激光器，高效光柵耦合器及波分復(fù)用器等，而光電子器件集成芯片技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家還存在較大差距；尤其是在高端光電子芯片及器件的研發(fā)方面能力嚴(yán)重不足，包括芯片制備和標(biāo)準(zhǔn)化工藝。我國(guó)光通信系統(tǒng)整機(jī)和設(shè)備制造能力已經(jīng)位居世界前列，例如自主整機(jī)產(chǎn)品已占全球光網(wǎng)絡(luò)的五分之二，光接入設(shè)備占全球的四分之三，光纖光纜占全球的二分之一。但我國(guó)光電子器件產(chǎn)業(yè)缺乏核心技術(shù)，設(shè)計(jì)和制造能力不足，高端光電器件和芯片主要依賴(lài)進(jìn)口。在已經(jīng)廣泛使用的寬帶光網(wǎng)絡(luò)的核心傳輸和交換設(shè)備中，光電子器件的成本比重分別達(dá)到70%和60%，在目前正在進(jìn)行商業(yè)化的超100G光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，光電子器件的成本比重超過(guò)80%。然而我國(guó)光電子器件需求和產(chǎn)能?chē)?yán)重失調(diào)，目前我國(guó)僅有武漢光迅、海信多媒體、華美光電和中科光芯等企業(yè)具有一定規(guī)模的光器件生產(chǎn)能力。在全球前10位的光電子器件供應(yīng)商中，我國(guó)僅有光迅排第5位（占全球市場(chǎng)份額5%）。高端光芯片95%從日本和美國(guó)進(jìn)口，2018年光電子器件綜合國(guó)產(chǎn)化率僅為13%（主要集中在中低端器件）。以光電子收發(fā)器件為例，速率為2.5Gb/s、10Gb/s和100Gb/s的光電子收發(fā)器件需求為37、44和29億元，國(guó)產(chǎn)化率分別為30%、4%和空白?？傮w來(lái)講，我國(guó)光電子器件技術(shù)還處于跟跑階段，制約我國(guó)光電子技術(shù)發(fā)展的突出問(wèn)題包括光電子器件加工設(shè)備研發(fā)實(shí)力薄弱，缺乏標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的光電子器件工藝平臺(tái)，以及芯片模塊化封裝和測(cè)試分析技術(shù)落后等，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)自主芯片和工藝裝備一直處于十分落后的狀態(tài)，差距有逐漸擴(kuò)大的風(fēng)險(xiǎn)。二、我國(guó)光電集成芯片技術(shù)發(fā)展策略1.加強(qiáng)器件技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)，迅速提高國(guó)產(chǎn)化率。盡快啟動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“光電子器件與集成”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)，并加大中央財(cái)政資金投入，加快基礎(chǔ)和技術(shù)創(chuàng)新。制定促進(jìn)光電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)政策，光電子企業(yè)享有與集成電路企業(yè)相同的產(chǎn)業(yè)政策、稅收政策和人才政策，快速提升光電子器件的國(guó)產(chǎn)化率。2.優(yōu)化光電子產(chǎn)業(yè)生態(tài)，構(gòu)建長(zhǎng)效戰(zhàn)略合作機(jī)制。加強(qiáng)光電子器件生產(chǎn)制造裝備研發(fā)，建立光電子芯片公益性光電子器件工藝加工平臺(tái)，為高端光電子芯片研發(fā)和生產(chǎn)提供技術(shù)支撐和服務(wù)。建立光電子器件設(shè)計(jì)和制備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化體系，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)群體國(guó)際話語(yǔ)權(quán)。鼓勵(lì)建立光電子器件產(chǎn)業(yè)協(xié)作聯(lián)盟，整合產(chǎn)業(yè)中分散的研發(fā)