层林尽染 第四届中国硅光产业论坛圆满举办

      ICC讯  落霞与孤鹜齐飞，秋水共长天一色。2021年10月28日，由国家信息光电子创新中心与光纤通信技术和网络国家重点实验室主办，深圳市讯石信息咨询有限公司承办的第四届中国硅光产业论坛（SiPC China 2021）在武汉光谷科技会展中心圆满举办！会议现场迎来百余家企业的近300人出席聆听，交流气氛热烈友好。也特别感谢赞助单位Sunyu Photonics Pte. Ltd 4、苏州海光芯创光电科技股份有限公司、ficonTEC Service GmbH (Shanghai) Co., Ltd.和支持单位武汉光博会、中星联华科技(北京)有限公司、广西自贸区见炬科技有限公司对本次硅光论坛的大力支持！本文带您领略演讲瞬间，一起回顾论坛盛况。

会议现场

      会议开场由创新中心副董事长毛浩先生发表开场致辞。毛总提到：欢迎大家的到来，企业的愿景是企业发展的核心要素，创新中心汇集国内所有行业专家的意见，把硅光打造为焦点，过去四年也持续不断地努力。如今硅光技术也在受到大家的重视。无论是企业内部还是外部国际环境，都在走向硅光。而在真正走向全面硅光也有一定距离，但我们充满信心！各种应用场景的实现也在期待中。也欢迎大家积极探讨，有望看到五年左右的硅光突破，抓住下一个风口，携手共创行业的美好未来。

毛总致辞

      毛总的温暖致辞过后进入正式演讲环节。

K01 创新中心技术研发总监傅焰峰《打造面向应用的光子集成中国芯》

      傅总介绍了硅光技术的六大特点，和创新中心在硅光芯片设计和验证上的努力和成果，现在创新中心芯片流片项目已完成，现在已经有相应的产品了。

关于光电子器件集成封装技术的演变，傅总表示光电子器件从分立和低速走向高速和集成。而光引擎技术的竞争，高带宽、高密度、低功耗光引擎技术是方向。而光电共封装（CPO）的关键技术在于板卡式交换机与3D集成引擎。

      傅总还介绍了创新中心在集成封装上也取得了一些基础建设成果，已经建设有适应高带宽、高密度光电集成封装典型工艺，以及3D集成光引擎制造设备等，以及在共性关键技术的突破。

K02 中国电信工程师刘昊《电信光模块需求与应用探讨》（线上）

      刘工演讲提到，业务流量增长助力硅光产业高速发展，前传光模块也在向50/100G演进，而城域接入与汇聚层有WDM下沉的两种路线，数据中心DCI- BOX构建开放光网络，城域超长距和骨干线路侧向相干高速、高集成度演进。刘工在小结中提到，IM-DD技术选择，需求和成本双重驱动，相干光模块单波速率持续提升，高速光电芯片和器件是关键。

      刘工提到对光网络的需求是开放解耦，自主管控，而对光模块的需求是统一管理，智能运维。更多精彩内容，敬请现场聆听。

K03 中国联通高级工程师沈世奎《硅基光电子集成技术在运营商网络应用的探讨》（线上）

      首先沈工提到光电子集成已成为行业趋势，硅基光电子集成是热点，同时也阐述了硅基光电子集成技术产业生态概貌。对于硅基光电子集成技术发展趋势和挑战主要在于工艺制成与微电子不同，产品开发风险存在，以及存在激光器光源集成、光纤耦合以及热管理等难点，而硅基光电集成在通信设备中除激光器外，已可实现光模块中大部分功能器件，硅基发光产业化仍然比较遥远。

      最后沈工在总结中提到，中国在硅光电子集成产业链还存在较大差距，国内公司更多集中在芯片设计和光模块封装制造等环节，必须在仿真设计工具、工艺产线等上下游补齐短板，构建完整的硅基光电子集成产业链，才有可能实现并跑和弯道超车。

K04 中国信科光量子技术主任研究员钱懿《硅光技术加持下的量子通信》

      钱主任讲到量子密钥分发以及量子密钥分发的典型应用场景。内容过于专业，建议现场聆听。

K05 华为数通产品线产品规划专家谢耀辉《从数通应用看硅光的现在与未来》

      谢总提到硅光的痛点，在功耗和成本上都呈弱势，耦合损耗大+光源必须大功率CW DFB Laser，导致100G时期硅光没有绝对优势。

k06 Sunyu Photonics Technical director Johnny Yap<Challenges & Solution in Realising Scalable Automated Silicon Photonics Measurement >

      首先，Johnny Yap介绍了硅光的优势及应用，其中硅光测试十分昂贵又低效，导致硅光成本高。对此，Sanyu 设计出了新的测试方案，更多细节，敬请现场聆听。

k07 北京量子信息科学研究院研究员强晓刚《硅基集成光学量子计算技术》（线上）

      强晓刚研究员讲到基础光量子器件和集成光学量子计算技术发展，介绍了基于通用两比特光量子计算芯片，北京量子信息科学研究院做出的成果。更多详细内容，敬请现场聆听。

K08 阿里巴巴光子集成高级技术专家李淼峰《硅光技术产业化的痛点和落脚点》

      李淼峰指出了硅光产业当前面临的痛点，包括：Fab生态不成熟、缺乏完备的从物理层工艺到系统级性能的设计和仿真工具、复杂的高速高密度封装技术、低成本高可靠性的光源（Intel效果最好，业界多使用外置方案）、高效率低损耗的有缘区结构、高效的端面耦合器、全自动的晶圆级芯片测试筛选、光电协同设计。

      未来IT基础设施投资将由数据中心主导，而阿里巴巴全球拥有60多个数据中心区域，对硅光产业利好。数据中心互联的两大趋势：短距离多路并行和相干下沉，正是硅光集成的优势：例如高密度多路并行、高复杂度相干调制，以及在3.2T时代的CPO需求只有SiP支持。数据中心硅光模块需要在成本和功耗持续改善。400G时代波分方案成本略输于多路并行方案，800G这种差距将会放大。

      随着速率升级，未来总体成本中的可插拔光学器件成本占比将会持续增长，达到80%，CPO是控制光学成本的创新方案，在散热和密度都有优势。李博士还提到单波长100G和200G情况，认为单波长100G生命周期很长，单波200G预计从2024年甚至更晚才开始出量（电芯片更晚达到200G单波）。最后他还进行总结，性能是相干产品决胜因素，芯片是数通领域的决胜因素，CPO需求将在5年后甚至更远才出现，但是硅光将在CPO时代有压倒性优势。800G/1.6T将是可插拔模块占据主导，单波长100G仍有很长周期。

K09 海光芯创首席科学家陈晓刚《硅光技术最新发展及其在超高速光交换网络的应用》

      陈博士表示光子集成经历了从分立器件、集成器件再到集成模块、集成系统。硅本身不是很理想的发光材料。电子集成的核心器件尺寸再几个到十几个纳米，而光子集成则是毫米级。

      硅光高速模块的基本架构，包括Driver/TIA、SiP Rx/Tx等，现阶段的硅光PIC结构相对简单，便于设计、制造和调测。这类硅光PIC的光学性能可预测性较高，传输损耗低，芯片的一致性和可靠性易保障，利于大规模生产并，认为硅光PIC和光纤的连接方案的效率是产品成功的关键。在硅光技术平台上，使光模块达到800G/1.6T以上总带宽的方案，主要通过三个维度的技术革新：光的并行传输特性、更高阶的编码方案、提高调制器的调制速率和光电探测器的检测速率。

      超高速硅光模块的集成方案，包括片上集成、一体化封装(CPO)，而硅光模块的封测要重点关注光纤于硅光波导的耦合，将光源和硅光芯片单片集成以前，如何将激光信号有效地耦合到生产过程中的晶圆上，完成切割前的产品检测是实现硅光芯片大规模量产的必要条件。海光芯创打造Wafer in，Module out硅光封测与制造平台，拥有硅光芯片的晶圆级封测平台、Die bonding和 Wire bonding 自动化设备、自动化多通道耦合，硅光引擎和模块的校准测试平台。通过和硅光芯片生产厂商的合作，公司已经基本建立硅光模块的生产，封装和自动测试能力。

      最后，陈博士还提到硅光未来方向的展望，例如芯片级光互连网络的单片集成的光电一体化芯片、硅光器件于微电子芯片的集成，可编程光子芯片、片上实验室以及可穿戴设备等。

K10 上海交通大学教授苏翼凯《硅光器件极限性能的探讨》（线上）

      苏教授提到，在光与电传输的性能比较上，目前光互连优势体现在1米以上的距离。如何提升光的总体性能，特别是高容量、低损耗，硅光互联目标一是实现100Tbps，1 pj/bit，第二目标是达到1pbs，100fj/bit。

      苏教授表示硅光互联的未来限制因素主要包括密度/尺寸、光学带宽以及功耗等，波导阵列密度包括分离波导、耦合波导、密集非对称波导等，硅光器件尺寸需要新设计、新结构和新的工艺。

K11 ficonTEC中国总经理曹志强《硅光封测全流程自动化解决方案》

     曹总表示ficonTEC的核心部分是给所有组装和测试提供平台。半导体的组装发展和硅光组装发展是相似的，硅光组装发展的速度远远快于半导体。光模块成本当中组装测试成本占比很重，如何降成本避免不了测试这块的思考。

      硅光测试不同于单一电或光的测试，而是混合的，所以需要一些约定俗成的规律就行设备的标准化，也就间接降低成本。

K12 亨通洛克利CTO陈奔《机会与挑战——硅光在数据中心的应用》

      陈奔博士从产业机会角度展开，介绍了市场前景之大，数据中心市场巨大。电芯片、交换机面板都在以可预见的速率增长，数据中心将是硅光的主要市场。

      从机会上讲，硅光有众多优势，潜在的低成本优势、低功耗、可扩张性、高集成度、潜在高良率、可靠。有优势便会存在挑战，硅光的主要挑战是高插入损耗、光入和光出、缺少成熟的硅光公共代工厂、需要一些专门的工艺和专门的工艺控制、市场规模吸引力有限、初期投资巨大。

      陈博士根据原理趋势做了成本趋势对比图，在一定量以后，硅光还是有优势的。按百分比来看，硅光的成本优势在30-35%之间。

陈奔博士还指出CPO面临的挑战有热管理、电端口连接灵活性和标准化问题。

K13 联合微电子中心项目经理曹国威《CUMEC硅光芯片解决方案》

    曹经理介绍了联合微电子在硅光芯片设计平台方面的建设工作，打造硅基光电子PDK，具备器件物理仿真、链路/系统仿真、版图工具、物理验证和工艺优化能力。

     CUMEC持续为业界用户提供“一站式”硅光解决方案，包括产业共性技术平台的建造，推动工艺迭代与稳定性提升，提供面向应用需求的器件优化。同时，建造新应用解决方案，定义与定制新工艺流程，缩短新应用的上市进程。

K14 伦敦大学学院研究院陈思铭《硅基量子点激光器的研究进展》

      伦敦大学学院研究院陈思铭发表《硅基量子点激光器的研究进展》报告，指出将II-V组发光材料直接外延集成在硅衬底上，将实现很理想的硅基光电子器件。陈思铭认为，III-V族量子点是实现这一目标的有效方式，它具有三维量子限制效应，尺寸在纳米级的半导体“簇从。可以降低功耗发热、无制冷工作，减少温度控制器、减少外部调制器的使用等优势。而量子点结构作为硅基外延III-V族激光器的核心优势就是缺陷免疫的能力。

       在发展路线上，首先是斜切角硅基外延，业界第一次成功将III-V族材料在锗衬底上生长，其后是锗硅衬底上生长III-V材料，实现硅基量子阱激光器最高200小时的使用寿命。但是锗衬底不利于光导入硅基波导。陈思铭介绍了业界首例可实用的硅基量子点激光器，在斜切角的硅衬底上通过迁移增强外延等技术，引入应变补偿超晶格缺陷过滤层，解决了斜切角硅衬底与III-V族材料异质融合问题。

       陈思铭最后总结表示，硅基外延量子点激光器分立器件已达到商业化标准，一旦在大尺寸硅衬底上实现规模化量产将会对光通信激光器市场造成一定的冲击。全分子束外延技术在工艺流程、制备成本，良品率等方面更具优势。同时，硅基外延量子点激光器技术进入了关键发展时期，急需打造面向集成量子点激光器的硅光子工艺平台，促成III-V半导体材料与CMOS工艺的融合。

K15 中科院半导体所副研究员李智勇《硅光子技术应用的发展建言》（线上）

      中科院半导体所副研究员李智勇发表《硅光子技术应用的发展建言》报告，他表示硅光子技术应用已历经实践，形成了产业链条和生态环境。针对通信等应用要求，新一代硅光子亟待快速推进发展。事实上，硅光子技术已经拓展至传感、信息处理等领域，针对自动驾驶、人工智能应用以及激光陀螺。

       从新技术到新应用，都必须引导产业资源的投入和凝聚，回归初衷就是全面升级和完善硅光子技术应用。

K16 浙江大学刘柳《硅基混合集成有源光器件和芯片》（线上）

      菊未全开桂飘香，江城十日似梅黄。再次感谢参会嘉宾的到场支持，也十分感激主办单位国家信息光电子创新中心、光纤通信技术和网络国家重点实验室，赞助单位Sunyu Photonics Pte. Ltd 4、苏州海光芯创光电科技股份有限公司、ficonTEC Service GmbH (Shanghai) Co., Ltd.，和支持单位武汉光博会、中星联华科技(北京)有限公司、广西自贸区见炬科技有限公司对本次硅光论坛的鼎力支持，下次讯石会议再见。