IFOC 2021時(shí)光人物 | 中科院半導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(chǎng)暨技術(shù)專(zhuān)題研討會(huì )(簡(jiǎn)稱(chēng)“訊石研討會(huì )”，“IFOC 2021”)將在深圳·寶安·國際會(huì )展中心希爾頓酒店隆重舉行。屆時(shí)，來(lái)自運營(yíng)商、設備商、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隊將圍繞七大專(zhuān)題展開(kāi)深入探討，熱點(diǎn)全覆蓋，解析新未來(lái)。

  值此訊石二十周年之際，IFOC 2021為光通信行業(yè)意見(jiàn)領(lǐng)袖及代表人物開(kāi)辟新的記錄篇章，展現奪人風(fēng)采。本篇采訪(fǎng)中科院半導體研究所研究員，博士生導師趙玲娟女士，從研究所的專(zhuān)業(yè)視角解答行業(yè)關(guān)心的問(wèn)題。

  趙玲娟女士長(cháng)期從事InP基半導體激光器及其光子集成技術(shù)研究，內容涉及高速率半導體激光器、電吸收調制器、半導體光放大器、半導體可調諧激光器等相關(guān)集成光發(fā)射器件，以及半導體鎖模激光器，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。承擔了國家863課題、973項目課題、國家重點(diǎn)專(zhuān)項課題以及國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目等。課題組擁有以MOCVD材料生長(cháng)為基礎，以選區外延生長(cháng)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，研制出高速半導體激光器，寬帶可調諧激光器、集成雙模激光器、DFB陣列、EML陣列、TEML陣列、多波長(cháng)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)的輻射和人才培養基地。

  以下為采訪(fǎng)問(wèn)答

  訊石：相干、可調是近年來(lái)行業(yè)發(fā)展熱點(diǎn)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(zhù)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用。相干和波長(cháng)可調諧技術(shù)下沉到中短距離光通信可能是Tbit級光接入面臨的現實(shí)選擇。能否實(shí)現低成本窄線(xiàn)寬與可調諧激光器是這兩項技術(shù)能否得到廣泛應用的前提。一方面，需要在保證單元器件性能的基礎上實(shí)現低成本制造;另一方面，利用光子集成技術(shù)同時(shí)實(shí)現窄線(xiàn)寬與可調諧的功能集成將是未來(lái)小型化、低成本、動(dòng)態(tài)可調全光網(wǎng)絡(luò )的關(guān)鍵技術(shù)。從材料體系來(lái)看，InP基光子集成和Si基混合集成都是可選技術(shù)路線(xiàn)，最終取決于哪種技術(shù)能更早實(shí)現低成本量產(chǎn)。高速直調或者外調制的可調諧激光器，是構建動(dòng)態(tài)可調全光網(wǎng)絡(luò )的低成本核心芯片，最有可能成為最先實(shí)現產(chǎn)業(yè)化應用的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(diǎn)，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，如半導體研究所、微電子研究所所、長(cháng)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(shí)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化。中國科學(xué)院半導體研究所作為仕佳光子的核心技術(shù)提供方，在通信無(wú)源及有源光子芯片方面，成功實(shí)現了產(chǎn)業(yè)化，助力仕佳光子登陸科創(chuàng )版。同時(shí)，半導體所也與國內其它領(lǐng)先的光電子器件與模塊廠(chǎng)商建立了長(cháng)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(wèn)題提供技術(shù)支撐，另一方面，也著(zhù)眼于未來(lái)應用，積極布局應用前瞻性芯片研究，為行業(yè)持續發(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(shí)處，是中科院在新形勢下工作重心之一。同時(shí)，在教育領(lǐng)域，中國科學(xué)院大學(xué)依托中科院的各個(gè)研究所，將在光電子芯片領(lǐng)域為我們國家繼續培養、輸送大量的科研及產(chǎn)業(yè)化人才。

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

  趙玲娟：國內通信光芯片企業(yè)與海外領(lǐng)先企業(yè)相比，持續性研發(fā)投入還需要進(jìn)一步加大，包括資金和人員。雖然通過(guò)國家重點(diǎn)專(zhuān)項等方面的支持，推動(dòng)了產(chǎn)學(xué)研的結合，但結合的力度和深度還有待深入。希望國家通過(guò)制定更加詳細的光子芯片發(fā)展規劃及路線(xiàn)圖，并加以持續不斷支持，充分發(fā)揮地方政府以及企業(yè)的積極性，通過(guò)產(chǎn)學(xué)研更加緊密的結合，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、芯片制造設備和相應配套原材料的研發(fā)能力，其背后仍然是是基礎科學(xué)、工程科學(xué)、應用科學(xué)的沉積。光子芯片行業(yè)持續健康的發(fā)展，需要全面從基礎科學(xué)的研究與創(chuàng )新上來(lái)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III-V化合物半導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(cháng)期來(lái)看，光子集成技術(shù)通用標準化加工平臺(Foundry)將會(huì )是一個(gè)必然發(fā)展趨勢，這與集成電路的發(fā)展途徑是一致的。

  結語(yǔ)

  光子集成是光子技術(shù)的發(fā)展趨勢，高速直調或者外調制的可調諧激光器，是構建動(dòng)態(tài)可調全光網(wǎng)絡(luò )的低成本核心芯片，最有可能成為最先實(shí)現產(chǎn)業(yè)化應用的InP基光子集成芯片;

  Foundry提供的制造服務(wù)可針對客戶(hù)對產(chǎn)品與產(chǎn)能的要求進(jìn)行調整。且由于生產(chǎn)線(xiàn)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(cháng)期來(lái)看，標準化光子集成技術(shù)平臺是光子集成的必然發(fā)展趨勢;

  當前國產(chǎn)芯片最大的差距是制造能力、芯片制造設備和相應配套原材料的研發(fā)能力，涉及較多基礎性學(xué)科問(wèn)題，只有把基礎打扎實(shí)了，芯片產(chǎn)業(yè)才能不斷創(chuàng )新發(fā)展。需國家重點(diǎn)研發(fā)計劃等給予支持，創(chuàng )新平臺建設，加大人才培養，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。