IFOC 2021時光人物 | 中科院半導(dǎo)體研究所研究員趙玲娟

  ICC訊 2021年9月14-15日，第20屆訊石光纖通訊市場暨技術(shù)專題研討會(簡稱“訊石研討會”，“IFOC 2021”)將在深圳·寶安·國際會展中心希爾頓酒店隆重舉行。屆時，來自運營商、設(shè)備商、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商、光模塊器件企業(yè)、芯片等領(lǐng)域的全球知名講師團(tuán)隊將圍繞七大專題展開深入探討，熱點全覆蓋，解析新未來。

  值此訊石二十周年之際，IFOC 2021為光通信行業(yè)意見領(lǐng)袖及代表人物開辟新的記錄篇章，展現(xiàn)奪人風(fēng)采。本篇采訪中科院半導(dǎo)體研究所研究員，博士生導(dǎo)師趙玲娟女士，從研究所的專業(yè)視角解答行業(yè)關(guān)心的問題。

  趙玲娟女士長期從事InP基半導(dǎo)體激光器及其光子集成技術(shù)研究，內(nèi)容涉及高速率半導(dǎo)體激光器、電吸收調(diào)制器、半導(dǎo)體光放大器、半導(dǎo)體可調(diào)諧激光器等相關(guān)集成光發(fā)射器件，以及半導(dǎo)體鎖模激光器，集成雙模激光器等集成光子信息處理和集成微波光子學(xué)器件。承擔(dān)了國家863課題、973項目課題、國家重點專項課題以及國家自然科學(xué)基金重點項目等。課題組擁有以MOCVD材料生長為基礎(chǔ)，以選區(qū)外延生長技術(shù)、對接技術(shù)、量子阱混雜技術(shù)等單片集成技術(shù)為支撐的InP基光子集成技術(shù)平臺，研制出高速半導(dǎo)體激光器，寬帶可調(diào)諧激光器、集成雙模激光器、DFB陣列、EML陣列、TEML陣列、多波長鎖模激光器、Si基混合集成激光器及其陣列等一系列光子集成芯片，是我國InP基光子集成技術(shù)的輻射和人才培養(yǎng)基地。

  以下為采訪問答

  訊石：相干、可調(diào)是近年來行業(yè)發(fā)展熱點之一，如何看待相干模塊在超高速率方面的發(fā)展前景?

  趙玲娟：隨著光子集成芯片技術(shù)的發(fā)展，相干技術(shù)一方面在不斷提升單波傳輸速率，另一方面相關(guān)技術(shù)在不斷成熟，成本在不斷降低，極可能下沉到中短距離通信應(yīng)用。相干和波長可調(diào)諧技術(shù)下沉到中短距離光通信可能是Tbit級光接入面臨的現(xiàn)實選擇。能否實現(xiàn)低成本窄線寬與可調(diào)諧激光器是這兩項技術(shù)能否得到廣泛應(yīng)用的前提。一方面，需要在保證單元器件性能的基礎(chǔ)上實現(xiàn)低成本制造;另一方面，利用光子集成技術(shù)同時實現(xiàn)窄線寬與可調(diào)諧的功能集成將是未來小型化、低成本、動態(tài)可調(diào)全光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)。從材料體系來看，InP基光子集成和Si基混合集成都是可選技術(shù)路線，最終取決于哪種技術(shù)能更早實現(xiàn)低成本量產(chǎn)。高速直調(diào)或者外調(diào)制的可調(diào)諧激光器，是構(gòu)建動態(tài)可調(diào)全光網(wǎng)絡(luò)的低成本核心芯片，最有可能成為最先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的InP基光子集成芯片。

  訊石：產(chǎn)學(xué)研一直是行業(yè)關(guān)注的熱點，中科院在通信光芯片方面產(chǎn)學(xué)研有怎樣的想法和布局?

  趙玲娟：中國科學(xué)院的相關(guān)研究所，如半導(dǎo)體研究所、微電子研究所所、長春光學(xué)精密機械與物理研究所，蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所等，在通信光芯片方面一直在加大研發(fā)的投入，取得了一些先進(jìn)的成果，與此同時也非常注重通信光子芯片的產(chǎn)業(yè)化，與很多地方合作成立光電子芯片的研究院，致力于光電子芯片的成果轉(zhuǎn)化。中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所作為仕佳光子的核心技術(shù)提供方，在通信無源及有源光子芯片方面，成功實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，助力仕佳光子登陸科創(chuàng)版。同時，半導(dǎo)體所也與國內(nèi)其它領(lǐng)先的光電子器件與模塊廠商建立了長期合作關(guān)系，在III/V族與Si基光收發(fā)芯片領(lǐng)域做了廣泛布局。一方面，利用自己的科研優(yōu)勢和技術(shù)積累為企業(yè)解決“卡脖子“問題提供技術(shù)支撐，另一方面，也著眼于未來應(yīng)用，積極布局應(yīng)用前瞻性芯片研究，為行業(yè)持續(xù)發(fā)展提供新的技術(shù)思路或參考。與工業(yè)界密切配合，讓科研力量落在實處，是中科院在新形勢下工作重心之一。同時，在教育領(lǐng)域，中國科學(xué)院大學(xué)依托中科院的各個研究所，將在光電子芯片領(lǐng)域為我們國家繼續(xù)培養(yǎng)、輸送大量的科研及產(chǎn)業(yè)化人才。

  訊石：您認(rèn)為國內(nèi)通信光芯片行業(yè)與海外領(lǐng)先企業(yè)/研究所相比差距主要體現(xiàn)在哪些地方，通過怎樣的方式才能在更短時間追上或者領(lǐng)先海外?

  趙玲娟：國內(nèi)通信光芯片企業(yè)與海外領(lǐng)先企業(yè)相比，持續(xù)性研發(fā)投入還需要進(jìn)一步加大，包括資金和人員。雖然通過國家重點專項等方面的支持，推動了產(chǎn)學(xué)研的結(jié)合，但結(jié)合的力度和深度還有待深入。希望國家通過制定更加詳細(xì)的光子芯片發(fā)展規(guī)劃及路線圖，并加以持續(xù)不斷支持，充分發(fā)揮地方政府以及企業(yè)的積極性，通過產(chǎn)學(xué)研更加緊密的結(jié)合，吸引海外光芯片高端人才，提升我國光芯片的綜合競爭力。另外光芯片行業(yè)和微電子芯片一樣，國產(chǎn)芯片最大的難題和差距還是在于芯片制造能力、芯片制造設(shè)備和相應(yīng)配套原材料的研發(fā)能力，其背后仍然是是基礎(chǔ)科學(xué)、工程科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)的沉積。光子芯片行業(yè)持續(xù)健康的發(fā)展，需要全面從基礎(chǔ)科學(xué)的研究與創(chuàng)新上來做產(chǎn)業(yè)提升。光子集成芯片作為光芯片發(fā)展的必然方向，需要國家、地方政府以及企業(yè)的高度重視。短期內(nèi)III-V化合物半導(dǎo)體光子集成芯片的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展可能更適合于垂直整合方式(IDM)，長期來看，光子集成技術(shù)通用標(biāo)準(zhǔn)化加工平臺(Foundry)將會是一個必然發(fā)展趨勢，這與集成電路的發(fā)展途徑是一致的。

  結(jié)語

  光子集成是光子技術(shù)的發(fā)展趨勢，高速直調(diào)或者外調(diào)制的可調(diào)諧激光器，是構(gòu)建動態(tài)可調(diào)全光網(wǎng)絡(luò)的低成本核心芯片，最有可能成為最先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的InP基光子集成芯片;

  Foundry提供的制造服務(wù)可針對客戶對產(chǎn)品與產(chǎn)能的要求進(jìn)行調(diào)整。且由于生產(chǎn)線產(chǎn)品組合多元，在制造成本控管方面較IDM更具彈性空間。所以長期來看，標(biāo)準(zhǔn)化光子集成技術(shù)平臺是光子集成的必然發(fā)展趨勢;

  當(dāng)前國產(chǎn)芯片最大的差距是制造能力、芯片制造設(shè)備和相應(yīng)配套原材料的研發(fā)能力，涉及較多基礎(chǔ)性學(xué)科問題，只有把基礎(chǔ)打扎實了，芯片產(chǎn)業(yè)才能不斷創(chuàng)新發(fā)展。需國家重點研發(fā)計劃等給予支持，創(chuàng)新平臺建設(shè)，加大人才培養(yǎng)，增強上下游企業(yè)的研發(fā)能力和制造工藝水平，共同打造芯片產(chǎn)業(yè)鏈。