Al giorno d'oggi, la concorrenza tra scienza e tecnologia è sempre più agguerrita e la tecnologia dei chip che attira maggiormente l'attenzione cambia ogni giorno che passa. Prima della notizia della diffusione del chip a 2 nanometri di IBM', TSMC e i suoi partner hanno annunciato una svolta nei chip sub-1 nanometri. È opinione diffusa che gli esseri umani si stiano avvicinando ai limiti teorici dei chip elettronici.
Il chip ottico al silicio ha le caratteristiche di elevata velocità di calcolo, basso consumo energetico e basso ritardo di tempo e non è necessario perseguire la riduzione del limite delle dimensioni del processo. Nel processo di produzione, non è necessario essere rigorosi come il chip elettronico, ma è necessario utilizzare una macchina per litografia ULTRAVIOLETTI (EUV) estrema.
Quindi, il chip di luce al silicio può sfondare il"soffitto" di Moore's Law, apri un nuovo"traccia"?
Ci sono ancora strozzature tecniche che devono essere superate
& quot;Il concetto di fotonica di silicio è stato proposto per molto tempo, ma non è facile realizzare chip di fotonica di silicio." Li Peigang, professore e supervisore del dottorato presso l'Università delle poste e telecomunicazioni di Pechino, ha dichiarato al quotidiano Science and Technology che già negli anni '90 i professionisti IT hanno iniziato a cercare un successore per l'industria tradizionale dei chip a semiconduttore e che il calcolo fotonico era considerato il tecnologia futura più promettente."Per motivi tecnici, fino all'inizio del 21° secolo, le imprese e le istituzioni accademiche guidate da Intel e IBM hanno preso l'iniziativa nello sviluppo della tecnologia di trasmissione del segnale ottico dei chip di silicio, sperando di sostituire il circuito dati tra i chip con il percorso." Li Peigang ha detto.
Li Peigang ha detto ai giornalisti che la tecnologia di produzione di chip ottici al silicio si basa su materiali di substrato di silicio e silicio, l'uso del processo di semiconduttore di ossido di metallo complementare (CMOS) per lo sviluppo di dispositivi ottici e la tecnologia di integrazione, che combina le caratteristiche di ultra-larga scala, ultra- produzione ad alta precisione della tecnologia dei circuiti integrati e i vantaggi della velocità ultra elevata e del consumo energetico ultra basso della tecnologia fotonica. È complementare alla tecnologia di produzione di wafer a semiconduttore esistente.
Li Peigang ha affermato che la Cina attribuisce grande importanza allo sviluppo dell'industria dei chip ottici al silicio. Ma all'inizio, la luce dei chip di silicio di fascia alta domestica viene data priorità al design, il foglio di flusso è principale o all'estero, la preparazione del chip, il ciclo lungo, i costi elevati, limitano lo sviluppo della tecnologia della fotonica del silicio in Cina," e limitare lo sviluppo della tecnologia dei chip cinesi all'estero, ha adottato una serie di misure, lo sviluppo di società di chip di silicio leggero in Cina ha causato una grave influenza."
Li Peigang ha detto ai giornalisti che lo sviluppo della tecnologia ottica al silicio può essere suddiviso in tre fasi: in primo luogo, i dispositivi a base di silicio sostituiscono gradualmente i componenti discreti, con il silicio per rendere i dispositivi sottostanti di comunicazione ottica, per raggiungere la standardizzazione del processo; In secondo luogo, la tecnologia di integrazione si evolve dall'integrazione dell'accoppiamento all'integrazione monolitica, realizzando un'integrazione parziale e integrando questi dispositivi in chip diversi attraverso la combinazione di dispositivi diversi proprio come i mattoncini Lego. In terzo luogo, l'integrazione della tecnologia optoelettronica per ottenere la piena integrazione dell'optoelettronica. Integra luce ed elettricità per ottenere funzioni più complesse."Siamo ora nella seconda fase della tecnologia silicio-ottica." Li Peigang ha detto.
A suo avviso, sebbene la tecnologia silicio-ottica stia maturando e i chip silicio-ottica stiano per entrare nella fase di uso commerciale su larga scala, ci sono ancora colli di bottiglia tecnici che devono essere superati, come strumenti di progettazione non standard, requisiti elevati del processo di accoppiamento silicio-ottica e sfide tecniche come il test e il taglio automatici dei wafer.
Li Peigang ritiene che la Cina abbia compiuto progressi tecnologici nella ricerca e nello sviluppo di chip ottici in silicio, ma sotto l'aspetto dell'industrializzazione, ci sono ancora alcuni problemi nella tecnologia di industrializzazione dei chip ottici in silicio domestici, tra cui progettazione strutturale, processo di produzione, confezionamento del dispositivo e supporto applicativo, ecc., che devono essere sviluppati e maturati."Oltre alla tecnologia stessa, l'industrializzazione dei chip ottici al silicio sarà influenzata anche da fattori globali come materiali, tecnologia, attrezzature, software, talenti ed ecologia del mercato. Pertanto, oltre a investire in ricerca e sviluppo tecnologico, è anche molto importante formare una buona ecologia industriale, costruire piattaforme e ottimizzare l'ecologia e aumentare la cooperazione tra monte e valle della catena industriale per lo sviluppo di chip ottici di silicio." Li Peigang ha detto.
I chip ottici al silicio si stanno sviluppando rapidamente in Cina
Il 28 novembre 2017, il Ministero dell'Industria e dell'Information Technology ha approvato ufficialmente la costruzione del National Information Optoelectronics Innovation Center a Wuhan. Il centro è partecipato congiuntamente da molte imprese nazionali e istituti di RICERCA e sviluppo come Optoelectronics Technology, Fiberhome Communication, Hengtong Optoelectronics e così via, raccogliendo oltre il 60% delle risorse di innovazione nel campo dell'optoelettronica dell'informazione in Cina. Portando il compito strategico di risolvere il"ricerca e sviluppo collaborativo di tecnologie chiave e generiche" e"realizzando la prima commercializzazione" nell'industria manifatturiera dell'optoelettronica delle informazioni in Cina's, ci sforziamo di risolvere la situazione di"mancanza di nucleo" nell'optoelettronica dell'informazione.
Nel 2017, il governo municipale di Shanghai ha elencato la fotonica al silicio come uno dei primi grandi progetti municipali e ha investito una grande quantità di fondi per progettare l'r&d e la produzione di chip di interconnessione ottica a base di silicio, con l'obiettivo di costruire l'intero catena industriale di chip ottici al silicio, padroneggia le principali tecnologie di base e lascia che le imprese nazionali si sbarazzino della dipendenza dai fornitori stranieri.
Nell'ottobre 2018, United Microelectronics Center Co., LTD., una nuova istituzione nazionale internazionale di ricerca e sviluppo creata dal governo municipale di Chongqing, è stata registrata e fondata a Chongqing con un investimento iniziale di oltre 10 miliardi di yuan.
Il Ministero dell'Industria e della Tecnologia dell'Informazione ha rilasciato alla fine del 2017"Tabella di marcia per lo sviluppo tecnologico dell'industria dei dispositivi optoelettronici in Cina (2018-2022)" ha sottolineato che l'attuale tasso di localizzazione del chip ottico ad alta velocità è solo circa il 3%, i requisiti del tasso di localizzazione del chip optoelettronico di fascia bassa del 2022 superiore al 60%, tasso di localizzazione del chip optoelettronico di fascia alta svolta 20%.
Con il supporto della politica, i chip ottici al silicio si stanno sviluppando rapidamente in Cina. Nel gennaio 2018, la prima piattaforma tecnologica per la fotonica al silicio della Cina' è stata istituita a Shanghai, riducendo il divario tra la Cina e i paesi stranieri nella lavorazione e nella produzione.
Il 29 agosto 2018, Sinotech ha annunciato che il primo chip per ricetrasmettitore ottico al silicio" in Cina' è stato ufficialmente messo in produzione.
Nel settembre 2019, United Microelectronics Center LLC ha realizzato il cablaggio della piattaforma di processo tecnologico optoelettronica da 8 pollici a base di silicio. In pochi mesi, il suo processo ottico al silicio auto-sviluppato ha raggiunto un livello molto buono e rilasciato ufficialmente"180nm Set completo di processo ottico al silicio PDK" al mondo, che segna che l'azienda ha la capacità di produzione di processo indipendente nel campo dell'optoelettronica a base di silicio e ha iniziato a fornire servizi di flusso di chip ottici di silicio al mondo.
A livello nazionale sono arrivate politiche favorevoli a sostegno della tecnologia ottica al silicio e anche i governi locali sono entrati nel consiglio. Shanghai ha esplicitamente proposto lo sviluppo del chip fotonico con dispositivo, la chiave rivoluzionaria della fotonica al silicio, il dispositivo di comunicazione ottica, la ricerca e lo sviluppo di chip fotonici e l'applicazione di una nuova generazione di dispositivi fotonici, come la tecnologia modulare dei dispositivi fotonici, basata su CMOS tecnologia fotonica del silicio, tecnologia di integrazione di chip, ricerca sulla tecnologia di incapsulamento del modulo di integrazione fotoelettrica per svolgere la ricerca chiave. La provincia di Hubei, la municipalità di Chongqing, Suzhou e altri governi hanno adottato i chip ottici in silicio come industria chiave da sviluppare durante il 14° periodo del piano quinquennale."È difficile vedere differenze sostanziali nella disposizione tra le diverse regioni in base ai loro piani."Svilupperemo l'industria dei chip ottici al silicio introducendo attivamente nuove società e sfruttando le nostre fondamenta esistenti nel settore dei chip." Li Peigang ha detto.
Luce ed elettricità lavoreranno insieme per un futuro vantaggioso per tutti
La tecnologia ottica al silicio è diventata il prossimo obiettivo del settore a causa delle sue numerose caratteristiche. Con la continua maturazione della tecnologia di industrializzazione e l'ottimizzazione dell'ambiente industriale, l'industria cinese dei chip ottici al silicio è pronta per lo sviluppo.
Secondo il piano di sviluppo dell'industria della fotonica al silicio di Intel &, l'industria dei moduli ottici al silicio ha
entrò in un periodo di rapido sviluppo. Nel 2022, la tecnologia fotonica al silicio supererà i moduli ottici tradizionali in termini di velocità di picco al secondo, consumo energetico e costi. Si prevede che il mercato dei moduli ottici in silicio crescerà del 40% e raggiungerà i 3,9 miliardi di dollari entro il 2024, pari al 21% della dimensione complessiva del mercato.
& quot;Al momento luce ed elettricità sono su due'ippodromi', ognuno con il proprio scenario applicativo. Nel calcolo logico, la tendenza futura è l'integrazione optoelettronica e il calcolo completamente ottico richiederà molto tempo per essere raggiunto." Li Peigang ha detto che sebbene il circuito integrato fotonico sia ancora nella fase iniziale di sviluppo, ma è diventato il trend di sviluppo tradizionale dei dispositivi ottici è diventato inevitabile.
& quot;In generale, i chip fotonici possono ora sostituire i chip elettronici solo nei singoli campi di elaborazione e trasmissione." Li Peigang ha affermato che sebbene i due siano simili nel processo e nella complessità del processo di produzione, i requisiti della struttura del chip fotonico non sono così rigorosi come i chip elettronici, generalmente 100 nanometri,"questo riduce notevolmente la dipendenza dalla tecnologia avanzata, a un in una certa misura per alleviare l'attuale collo di bottiglia nello sviluppo dei chip."
& quot;La luce ha il vantaggio della luce, l'elettricità ha il vantaggio dell'elettricità."'In alcuni scenari applicativi, c'è concorrenza, ma più spesso'una relazione vantaggiosa per tutti,' ha detto il signor Li.
& quot;La tecnologia dei chip ottici al silicio non è matura come la tecnologia dei chip elettronici, quindi ci sono molte incognite, il futuro dovrebbe essere un buon collegamento tra i due." Li Peigang crede che il circuito integrato elettronico e il circuito integrato fotonico siano complementari."In futuro, potremo sfruttare appieno i vantaggi dei circuiti integrati fotonici' trasmissione ad alta velocità e circuiti integrati elettronici' multifunzione e intelligente, e gira meglio sulla nuova traccia'& #39;." Li Peigang ha detto.