2022年硅基光电子行业现状及发展前景分析
文教HaoChenChong2022/7/1
硅基光电子技术拥有光的极高带宽、超快速率和高抗干扰特性以及微电子技术在大规模集成、低能耗、低成本等方面的优势，更适应未来高速、复杂的光通信系统。同时可以满足长距离数据传输以及微电子芯片间的短距离大容量数据传输，通过与微电子集成电路进行单片集成，实现高速、低功耗的片上互连，突破微电子处理器在数据互连上的瓶颈。
硅基光电子技术的发展始于上世纪80年代，Soref发现了晶体硅中的等离子色散效应，为硅基电光调制提供了理论基础。硅光子技术其核心理念是“以光代电”，即利用激光束代替电子信号进行数据传输。硅光子技术将硅光模块中的光学器件与电子元件整合到一个独立的微芯片中，使光信号处理与电信号的处理深度融合，最终实现真正意义上的“光互联”。
硅基光电子集成芯片的性能受限于硅材料本身的光电性能，仍存在无法高密度集成光源、集成低损耗高速光电调制器等问题。因此，利用不同种材料发挥其各自光电特性优势的硅基光电异质集成技术近年来发展迅速。硅基光电异质集成技术不仅拥有硅材料可大规模 CMOS 制造的特点，同时充分发挥不同材料的优异光电特性，可实现传统硅光技术无法媲美的器件指标，进而实现真正意义上的硅基光电子单片集成系统。
近 10 年来，硅基光电子集成的关键材料和器件研究引起了科学界和工业界的广泛关注，仅美国 Intel 公司对硅基光电子的研发投入就高达数十亿美元。
美国国防部高级研究计划局(DARPA)设立“用于通用微尺度光学系统的激光器”(LUMOS)项目，投入 1900 万美元进行硅基异质材料集成光源的研究。日本能源与工业技术发展组织投入 22.5 亿日元用于硅基高亮度、高效率激光器的开发。欧盟“地平线 2020”投入 262 万欧元用于异质硅基光源的开发。在政府的一系列支持推动下，光电异质集成技术飞速发展，在学术和产业领域取得了一系列技术突破。
在“863 计划”“973 计划”和国家自然科学基金等支持下，我国也加大了硅基异质集成方向的研究力度，在硅基关键光电子集成器件等方面取得了一系列重要成果，调制、探测、复用与解复用等分立器件已经研制成功，异质集成衬底、光源、高速光电调制器等方向取得了一系列重要进展。
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