在國(guó)內(nèi)光子芯片領(lǐng)域迎來重大突破之際，上海交大無錫光子芯片研究院（CHIPX）宣布成功下線國(guó)內(nèi)首片6寸薄膜鈮酸鋰光子芯片晶圓。這一成就標(biāo)志著我國(guó)在高性能光子芯片制造技術(shù)上取得了關(guān)鍵進(jìn)展，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了超低損耗、超高帶寬的薄膜鈮酸鋰調(diào)制器芯片的規(guī)模化量產(chǎn)。
光量子芯片作為光量子計(jì)算的核心組件，其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程對(duì)于我國(guó)在量子信息領(lǐng)域的自主可控發(fā)展具有重大意義。然而，長(zhǎng)期以來，我國(guó)光量子技術(shù)面臨著實(shí)驗(yàn)室成果難以量產(chǎn)的困境，這嚴(yán)重制約了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為了打破這一瓶頸，CHIPX于2022年啟動(dòng)了國(guó)內(nèi)首條光子芯片中試線的建設(shè)。
經(jīng)過不懈努力，2024年9月，CHIPX正式啟用了集光子芯片研發(fā)、設(shè)計(jì)、加工和應(yīng)用為一體的中試線。如今，首片6寸薄膜鈮酸鋰光子芯片晶圓成功下線，標(biāo)志著中試平臺(tái)已經(jīng)具備了量產(chǎn)能力。這一突破不僅解決了共性關(guān)鍵工藝技術(shù)平臺(tái)的缺失問題，更為我國(guó)在量子科技競(jìng)爭(zhēng)中搶占制高點(diǎn)提供了有力支撐。
薄膜鈮酸鋰因其超快電光效應(yīng)、高帶寬和低功耗等優(yōu)勢(shì)，在5G通信、量子計(jì)算等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。然而，由于其材料脆性大，大尺寸薄膜鈮酸鋰晶圓的制備一直是個(gè)難題。CHIPX工藝團(tuán)隊(duì)通過引進(jìn)110余臺(tái)國(guó)際頂級(jí)CMOS工藝設(shè)備，覆蓋了薄膜鈮酸鋰晶圓從光刻到封裝的全閉環(huán)工藝，成功攻克了這一難題。
團(tuán)隊(duì)通過創(chuàng)新性開發(fā)芯片設(shè)計(jì)、工藝方案與設(shè)備系統(tǒng)的協(xié)同適配技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了從光刻圖形化到封裝測(cè)試的全制程工藝突破。在6寸鈮酸鋰晶圓上，團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了110nm高精度波導(dǎo)刻蝕，并通過步進(jìn)式光刻完成了高均一性、納米級(jí)波導(dǎo)與復(fù)雜高性能電極結(jié)構(gòu)的跨尺度集成。
憑借中試平臺(tái)先進(jìn)的納米級(jí)加工設(shè)備和快速工藝迭代能力，CHIPX工藝團(tuán)隊(duì)在性能上實(shí)現(xiàn)了跨越式突破。調(diào)制帶寬突破110GHz，插入損耗低于3.5dB，波導(dǎo)損耗低于0.2dB/cm，調(diào)制效率達(dá)到1.9V·cm。這些關(guān)鍵指標(biāo)的全面領(lǐng)先，標(biāo)志著我國(guó)在高性能光子芯片技術(shù)上取得了重大進(jìn)展。
為了推動(dòng)光子芯片技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，CHIPX還發(fā)布了PDK工藝設(shè)計(jì)包，將高性能薄膜鈮酸鋰調(diào)制器芯片的核心工藝參數(shù)與器件模型全面納入并開放共享。研究院還面向高校、科研院所及企業(yè)提供從概念設(shè)計(jì)到流片驗(yàn)證再到量產(chǎn)的全流程技術(shù)服務(wù)。
CHIPX通過開放DUV光刻、電子束刻蝕等110臺(tái)套核心設(shè)備，為芯片設(shè)計(jì)、流片代工到測(cè)試驗(yàn)證提供了閉環(huán)服務(wù)。同時(shí)，研究院還聯(lián)合高校院所攻關(guān)核心技術(shù)，牽頭承擔(dān)了多項(xiàng)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目。CHIPX還聯(lián)動(dòng)了國(guó)內(nèi)首支光子芯片產(chǎn)業(yè)基金，為初創(chuàng)硬科技企業(yè)提供資金支持及運(yùn)營(yíng)賦能。
自2021年成立以來，CHIPX在無錫市與上海交通大學(xué)的合作框架下，致力于高端光子芯片的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。通過布局國(guó)內(nèi)首條光子芯片中試線，研究院推動(dòng)了量子計(jì)算機(jī)、通用光子處理器、三維光互連芯片等技術(shù)在無錫市的落地轉(zhuǎn)化。
圍繞光子芯片中試線平臺(tái)的基礎(chǔ)設(shè)施和研發(fā)支撐，CHIPX正在建設(shè)核心技術(shù)和產(chǎn)業(yè)形態(tài)聚焦的“光子芯谷”。這一舉措旨在打造以光子芯片底層技術(shù)為驅(qū)動(dòng)，面向量子計(jì)算、人工智能、光通信、光互連、激光雷達(dá)、成像與顯示、智能傳感的新一代光子科技產(chǎn)業(yè)集群。
