《集成电路芯片生产中的光学技术发展状态调研分析报告》2400字

集成电路芯片生产中的光学技术发展状态调研分析报告目录TOC\o"1-2"\h\u18028集成电路芯片生产中的光学技术发展状态调研分析报告 131493一、国际发展现状与趋势 119291（一）可重构智能化 122825（二）多维信号调控 16082二、我国光电集成芯片技术发展现状与水平 213976二、我国光电集成芯片技术发展策略 321028（一）加强器件技术研发和生产，迅速提高国产化率 316265（二）优化光电子产业生态，构建长效战略合作机制 332427（三）加强国际合作，实现我国光电子器件跨越发展 3光电集成芯片技术是将光电材料和功能微结构集成在芯片上，实现系统功能的一种新技术。与微电子集成电路类似的光电集成芯片技术的发展是光电子器件技术的一个里程碑。目前，光子器件普遍处于“单管”时代，信息系统的能耗和容量问题没有得到有效解决，光电集成芯片技术具有功耗低、速度快、可扩展性强等突出优势，高可靠性和低容量。它将在光传输、光信息处理和交换、光接入以及光和无线集成等领域的关键连接中发挥越来越重要的作用。这是克服信息网络速度和能耗两大技术瓶颈的唯一途径。光电集成芯片技术在传感器、计算机科学、生物、医学、农业等领域也有着广阔的应用前景。一、国际发展现状与趋势（一）可重构智能化在各类信息应用动态化，复杂化的情况下，以支持信息传输、对交换和加工提出智能化要求，光电子功能模块须具有可重构功能，在不影响系统性能的前提下，完成要求的快速功能转换（如波长，偏振，频段）。“可调试”“可编程”“可重构”等关键词将成为绝大部分高性能光电子模块的基本特征。（二）多维信号调控以满足现代信息社会高速发展的带宽需求，核心光网络系统面对的信号维度不再是传统单一维度（如波长WDM、幅度OOK等），而是日益复杂的维度组合（波长，偏振，图案，轨道角动量等），波分复用技术等多种复用技术（WDM）、时分多路复用技术（TDM）、极化复用技术（PDM）、正交频分复用（OFDM）、空分复用技术（SDM）和PSK、QPSK等多种高阶调制格式、QAM等等在光纤通信系统得到了广泛的应用，所以，有效的信号调节机制（它由生成，发送，交换，加工和接收组成）将成为下一阶段研究的重点。光电子器件和集成技术都处在高速发展的时代，21世纪初，以光电子技术为中心，在国际范围内布署了大量重要研究项目，在高端光电子器件研究与开发方面，投入大量人力和物力，从光电子基础科学问题，关键技术，示范应用等方面进行研究、产业推广等等都取得了显着的进步与突破，有力地支持了世界范围内信息领域总体水平的提高。欧盟在前期5thFramework项目PICCO基础上部署了6thFramework项目PICMOS和ePIXnet，在7thFramework中部署了HELIOS、PhotonFAB和ERA-NET-PLUS等项目，而且“Horizon2020”项目更侧重于光电集成研究项目的部署，其目的是实现一种以半导体材料或者二维晶体材料为核心的光电混合集成芯片。日本已相继实施全球最前沿的IT国家关键研发计划光电子元器件技术开发计划，TIA项目（筑波纳米技术革新平台），新一代高效率的网络器件技术发展计划等，目前正在实施的FirstProgram（先端研究开发计划）部署了“光电子融合系统技术开发项目”。美国更专注于光电子技术的发展，特别是用DARPA,NSF支持的几个主要研究项目有：HPC/UHPC,EPIC,UNIC,POEM,MURI项目。2017年10月，美国总统特朗普公布了光子集成技术的国家战略，联邦政府与社会资本相结合，投资6.5亿美元，建设光子集成器件的研发和制备平台。二、我国光电集成芯片技术发展现状与水平“十三五”时期，我国正在进行多波长激光器阵列的研制、超高速远距离光传输、高速光调制器等、大尺寸光交换芯片，和光电集成芯片，如全光信号处理芯片的有关技术的重要发展。研究开发水平光电子单元器件的某些指标已达到国际水平，例如70Gb/s的硅基调制器，40Gb/s锗硅探测器，24GHz模拟直调激光，高效光栅耦合器和波分复用器，等等，而且光电子器件的集成芯片技术和发达国家相比还有很大的差距；特别是高端光电子芯片和器件研究与开发能力严重缺乏，包括芯片的制备及标准化工艺等。我国光通信系统的整机及设备制造能力已处于世界领先地位，以自主整机产品为例，在全球光网络中已经占到了5/2，光接入设备占据了世界3/4的份额，光纤光缆占全球的二分之一。而我国的光电子器件产业核心技术匮乏，设计与制造能力欠缺，高端光电器件及芯片基本靠进口。在已得到广泛应用的宽带光网络核心传输与交换设备上，光电子器件成本比重分别为70%和60%，在当前商业化超100G的光网络设备，光电子器件所占成本比例在80%以上。但是，我国光电子器件的需求与产能之间存在着严重的不匹配，目前国内只有武汉光迅一家、海信多媒体，华美光电，中科光芯已具备一定的光器件生产能力。世界十大光电子器件提供商之一，在我国，只有光迅排名第五（占全球市场份额5%）。高档光学芯片95%从日本、美国进口，2018年光电子器件的综合国产化率只有13%（以中低端器件居多）。例如光电子收发器件，速率分别为2.5Gb/s、10Gb/s和100Gb/s的光电子收发器件需求分别为37、44和29亿元，国产化率分别是30%、4%、空白。总体来讲，我国光电子器件技术还处于跟跑阶段，国内自主芯片和工艺装备一直处于十分落后的状态，差距有逐渐扩大的风险。二、我国光电集成芯片技术发展策略（一）加强器件技术研发和生产，迅速提高国产化率国家重点研发计划“光电子器件和集成”国家重点专项应尽快实施，以及增加中央财政资金的投入等，加快基础与技术创新。拟订有关推动光电子产业发展政策，光电子企业和集成电路企业享受同等产业政策、税收政策与人才政策，迅速提高光电子器件国产化率等。（二）优化光电子产业生态，构建长效战略合作机制加强光电子器件生产制造装备研发，建立光电子芯片公益性光电子器件工艺加工平台，为高端光电子芯片研发和生产提供技术支撑和服务。建立光电子器件设计和制备技术标准化体系，增强产业群体国际话语权。鼓励建立光电子器件产业协作联盟，整合产业中分散的研发力量，完善创新体系与产业生态环境。