郝然

摘要：硅基光电子技术在其自身优势、市场需求、国家战略的带动下迅速发展，面临大规模市场化的历史机遇。指出了硅基光电子在硅基多材料体系、大容量信息技术、新型耦合和封装技术等层面所面临的关键问题，包括有源器件和异质集成问题、超高集成度硅基信息系统实现、高效耦合及封装等。认为建立科研成果和市场产品之间有效的联通桥梁，促进前沿科研和产业应用的协同合作是解决这一问题的有力手段。

关键词： 硅基光电集成；多材料系统；光电封装

Abstract： Driven by its advantages， market demand and national strategy， silicon photonic technology is developing rapidly， and approaching the opportunity of large-scale marketization. In this paper， the key problems of silicon photonics in silicon multi-materials system， massive information technology， and new type of coupling and packaging are analyzed， including active devices and heterogeneous integration， ultra-high integration for silicon-based information system， efficient coupling and packaging. Bridging the gap between scientific research and market product and boosting the collaboration of cutting-edge scientific research and industrial application are solutions to these problems.

Key words： silicon photoelectric integration； multi-materials system； photoelectric package

1 全面需求帶动硅基光

电子技术发展

21世纪是大数据时代，以硅为材料的微电子技术成为了主流信息技术。半个世纪以来，微电子技术大致遵循着“摩尔定律”快速发展，人们对信息传输和处理的要求越来越高。随着信息业务的不断拓宽和深入，芯片的特征尺寸减小到10 nm以下，串扰、发热和功耗成为微电子技术难以解决的瓶颈。虽然微电子技术在产品设计、工艺制造、封装测试等方面都已经非常成熟，已经是非常完备的产业链，但是伴随着云计算、大数据等信息业务的蓬勃发展，微电子技术的瓶颈和高速、宽带的业务需求之间的矛盾已经不可调和。例如：铜缆已经不能解决芯片间的高速信号互联问题，“光进铜退”已经不可避免，因此我们迫切需要硅基光子技术[1]。硅基光电子技术是利用互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺实现光子器件的集成制备，该技术结合了CMOS技术的超大规模逻辑、超高精度制造的特性和光子技术超高速率、超低功耗的优势。……