Saat ini, persaingan ilmu pengetahuan dan teknologi semakin sengit, dan teknologi chip yang paling menarik perhatian berubah setiap harinya. Sebelum berita tentang chip 2-nanometer IBM menyebar, TSMC dan mitranya mengumumkan terobosan dalam chip sub-1-nanometer. Secara luas diyakini bahwa manusia mendekati batas teoritis chip elektronik.
Chip optik silikon memiliki karakteristik kecepatan komputasi tinggi, konsumsi daya rendah dan penundaan waktu yang rendah, dan tidak perlu mengejar pengurangan batas ukuran proses. Dalam proses pembuatannya, tidak perlu seketat chip elektronik, tetapi harus menggunakan mesin litografi ULTRAVIOLET ekstrem (EUV).
Jadi, bisakah chip cahaya silikon menembus "langit-langit" Hukum Moore, membuka "trek" baru?
Masih ada hambatan teknis yang perlu diatasi
"Konsep fotonik silikon telah diusulkan untuk waktu yang lama, tetapi tidak mudah untuk membuat chip fotonik silikon." Li Peigang, seorang profesor dan pengawas doktoral di Beijing University of Posts and Telecommunications, mengatakan kepada Science and Technology Daily bahwa pada awal 1990-an, praktisi TI mulai mencari penerus industri chip semikonduktor tradisional, dan komputasi fotonik pernah dianggap sebagai teknologi masa depan yang paling menjanjikan. "Karena alasan teknis, sampai awal abad ke-21, perusahaan dan lembaga akademik yang dipimpin oleh Intel dan IBM memimpin dalam mengembangkan teknologi transmisi sinyal optik chip silikon, berharap untuk mengganti sirkuit data antara chip dengan jalur optik." Li Peigang berkata.
Li Peigang mengatakan kepada wartawan bahwa teknologi manufaktur chip optik silikon didasarkan pada bahan silikon dan substrat silikon, penggunaan proses semikonduktor oksida logam komplementer (CMOS) untuk pengembangan perangkat optik dan teknologi integrasi, yang menggabungkan karakteristik skala ultra-besar, manufaktur presisi ultra-tinggi dari teknologi sirkuit terpadu dan keuntungan dari kecepatan ultra-tinggi, konsumsi daya ultra-rendah teknologi fotonik. Ini melengkapi teknologi manufaktur wafer semikonduktor yang ada.
Li Peigang mengatakan bahwa China sangat mementingkan pengembangan industri chip optik silikon. Tetapi pada awalnya, lampu chip silikon high-end domestik diberi prioritas dengan desain, flow sheet adalah utama atau di luar negeri, persiapan chip, siklus panjang, biaya tinggi, membatasi pengembangan teknologi fotonik silikon di China, "dan membatasi pengembangan teknologi chip Cina di luar negeri, telah mengadopsi serangkaian langkah-langkah, pengembangan perusahaan chip cahaya silikon di China telah menyebabkan pengaruh serius. "
Li Peigang mengatakan kepada wartawan bahwa pengembangan teknologi optik silikon dapat dibagi menjadi tiga tahap: pertama, perangkat berbasis silikon secara bertahap menggantikan komponen diskrit, dengan silikon untuk membuat komunikasi optik yang mendasari perangkat, untuk mencapai standardisasi proses; Kedua, teknologi integrasi berkembang dari integrasi kopling untuk integrasi monolitik, mewujudkan integrasi parsial, dan mengintegrasikan perangkat ini ke dalam chip yang berbeda melalui kombinasi perangkat yang berbeda seperti batu bata Lego. Ketiga, integrasi teknologi optoelektronik untuk mencapai integrasi penuh optoelektronik. Integrasikan cahaya dan listrik untuk mencapai fungsi yang lebih kompleks. "Kami sekarang berada di fase kedua teknologi silikon optik." Li Peigang berkata.
Menurutnya, meskipun teknologi silikon optik sudah matang dan chip silikon optik akan memasuki tahap penggunaan komersial skala besar, masih ada hambatan teknis yang perlu diatasi, seperti alat desain non-standar, persyaratan tinggi proses kopling silikon optik, dan tantangan teknis seperti pengujian dan pemotongan wafer otomatis.
Li Peigang percaya bahwa China telah membuat terobosan teknologi dalam penelitian dan pengembangan chip optik silikon, tetapi dalam aspek industrialisasi, masih ada beberapa masalah dalam teknologi industrialisasi chip optik silikon domestik, termasuk desain struktural, proses manufaktur, pengemasan perangkat dan pendukung aplikasi, dll., Yang perlu dikembangkan dan matang. "Selain teknologi itu sendiri, industrialisasi chip optik silikon juga akan dipengaruhi oleh faktor-faktor komprehensif seperti bahan, teknologi, peralatan, perangkat lunak, bakat dan ekologi pasar. Oleh karena itu, selain berinvestasi dalam penelitian dan pengembangan teknologi, juga sangat penting untuk membentuk ekologi industri yang baik, membangun platform dan mengoptimalkan ekologi, dan meningkatkan kerja sama antara hulu dan hilir rantai industri untuk pengembangan chip optik silikon. " Li Peigang berkata.
Chip optik silikon berkembang pesat di China
Pada 28 November 2017, Kementerian Perindustrian dan Teknologi Informasi secara resmi menyetujui pembangunan Pusat Inovasi Optoelektronika Informasi Nasional di Wuhan. Pusat ini bersama-sama diikuti oleh banyak perusahaan domestik dan lembaga PENELITIAN dan pengembangan seperti Optoelectronics Technology, Fiberhome Communication, Hengtong Optoelectronics dan sebagainya, mengumpulkan lebih dari 60% sumber daya inovasi di bidang optoelektronika informasi di Cina. Membawa tugas strategis untuk memecahkan "penelitian kolaboratif dan pengembangan teknologi kunci dan generik" dan "mewujudkan komersialisasi pertama" dalam industri manufaktur optoelektronika informasi China, kami berusaha untuk memecahkan situasi "kurangnya inti" dalam optoelektronika informasi.
Pada tahun 2017, pemerintah Kota Shanghai mendaftarkan fotonik silikon sebagai salah satu proyek besar kota pertama, dan menginvestasikan sejumlah besar dana untuk menyusun r &d dan produksi chip interkoneksi optik berbasis silikon, yang bertujuan untuk membangun seluruh rantai industri chip optik silikon, menguasai teknologi inti utama, dan membiarkan perusahaan domestik menyingkirkan ketergantungan pada pemasok asing.
Pada Bulan Oktober 2018, United Microelectronics Center Co., LTD., sebuah lembaga penelitian dan pengembangan internasional nasional baru yang dibuat oleh pemerintah Kota Chongqing, terdaftar dan didirikan di Chongqing dengan investasi awal lebih dari 10 miliar yuan.
Kementerian Perindustrian dan Teknologi Informasi merilis pada akhir 2017 "China optoelectronic device Industry Technology Development Roadmap (2018-2022)" menunjukkan bahwa tingkat lokalisasi chip optik berkecepatan tinggi saat ini hanya sekitar 3%, persyaratan 2022 tingkat lokalisasi chip optoelektronik low-end lebih dari 60%, terobosan tingkat lokalisasi chip optoelektronika kelas atas 20%.
Dengan dukungan kebijakan, chip optik silikon berkembang pesat di China. Pada Januari 2018, platform teknologi fotonik silikon pertama China didirikan di Shanghai, mempersempit kesenjangan antara China dan negara-negara asing dalam pemrosesan dan manufaktur.
Pada 29 Agustus 2018, Sinotech mengumumkan bahwa "chip transceiver optik silikon 100G" komersial pertama China secara resmi dimasukkan ke dalam produksi.
Pada Bulan September 2019, United Microelectronics Center LLC menyadari kabel platform proses teknologi optoelektronika berbasis silikon 8 inci. Hanya dalam beberapa bulan, proses optik silikon yang dikembangkan sendiri telah mencapai tingkat yang sangat baik, dan secara resmi merilis "180nm Complete set of silicon optical process PDK" ke dunia, yang menandai bahwa perusahaan memiliki kapasitas manufaktur proses independen di bidang optoelektronik berbasis silikon, dan mulai menyediakan layanan aliran chip optik silikon kepada dunia.
Di tingkat nasional, kebijakan yang menguntungkan yang mendukung teknologi optik silikon telah datang, dan pemerintah daerah juga telah memasuki dewan. Shanghai secara eksplisit mengajukan pengembangan chip foton dengan perangkat, terobosan kunci fotonik silikon, perangkat komunikasi optik, penelitian dan pengembangan chip foton foton dan penerapan generasi baru perangkat fotonik, seperti, perangkat fotonik teknologi modular, berdasarkan teknologi fotonik silikon CMOS, teknologi integrasi chip, modul integrasi fotolistrik penelitian teknologi enkapsulasi untuk melakukan penelitian kunci. Provinsi Hubei, Kota Chongqing, Suzhou dan pemerintah lainnya telah mengambil chip optik silikon sebagai industri utama untuk dikembangkan selama periode Rencana Lima Tahun ke-14. "Sulit untuk melihat perbedaan substansial dalam tata letak di antara berbagai wilayah berdasarkan rencana mereka." Kami akan mengembangkan industri chip optik silikon dengan secara aktif memperkenalkan perusahaan baru dan memanfaatkan fondasi industri chip kami yang ada. " Li Peigang berkata.
Cahaya dan listrik akan bekerja sama untuk masa depan win-win
Teknologi optik silikon telah menjadi target industri berikutnya karena banyak karakteristiknya. Dengan pematangan teknologi industrialisasi yang berkelanjutan dan optimalisasi lingkungan industri, industri chip optik silikon China siap untuk dikembangkan.
Menurut rencana pengembangan industri fotonik silikon Intel, industri modul optik silikon memiliki
memasuki periode perkembangan yang cepat. Pada tahun 2022, teknologi fotonik silikon akan melampaui modul optik tradisional dalam hal kecepatan puncak per detik, konsumsi energi dan biaya. Diperkirakan bahwa pasar modul optik silikon akan tumbuh sebesar 40% dan mencapai $ 3,9 miliar pada tahun 2024, terhitung 21% dari ukuran pasar secara keseluruhan pada saat itu.
"Saat ini, cahaya dan listrik berada di dua 'racetracks', masing-masing dengan skenario aplikasinya sendiri. Dalam komputasi logis, tren masa depan adalah integrasi optoelektronik, dan komputasi semua optik akan memakan waktu lama untuk dicapai. Li Peigang mengatakan bahwa meskipun sirkuit terpadu fotonik masih dalam tahap awal pengembangan, namun telah menjadi tren pengembangan utama perangkat optik telah menjadi tak terelakkan.
"Secara umum, chip fotonik sekarang dapat menggantikan chip elektronik hanya di bidang komputasi dan transmisi individu." Li Peigang mengatakan bahwa meskipun keduanya serupa dalam proses dan kompleksitas proses manufaktur, persyaratan struktur chip fotonik tidak seketat chip elektronik, umumnya 100 nanometer, "ini sangat mengurangi ketergantungan pada teknologi canggih, sampai batas tertentu untuk mengurangi hambatan pengembangan chip saat ini."
"Cahaya memiliki keuntungan cahaya, listrik memiliki keuntungan dari listrik." "Dalam beberapa skenario aplikasi, ada persaingan, tetapi lebih sering, ini adalah hubungan win-win," kata Li.
"Teknologi chip optik silikon tidak sematmat teknologi chip elektronik, jadi ada banyak faktor yang tidak diketahui, masa depan harus menjadi hubungan yang baik antara keduanya." Li Peigang percaya bahwa sirkuit terpadu elektronik dan sirkuit terpadu fotonik saling melengkapi. "Di masa depan, kita dapat memanfaatkan sepenuhnya keuntungan dari transmisi kecepatan tinggi sirkuit fotonik dan multi-fungsi sirkuit terpadu elektronik dan cerdas, dan berjalan lebih baik di 'trek' baru." Li Peigang berkata.