一场由Chips Think Tank主办的在线研讨会聚焦于集成光子学未来发展所需的材料平台建设。核心议题围绕如何通过材料创新突破当前光子集成技术在性能、可制造性和规模化方面的瓶颈,尤其关注硅基光电子、III-V族化合物、铌酸锂薄膜以及新兴二维材料等关键平台的协同演进。
与会专家指出,随着数据中心互连、AI算力集群与量子信息处理对带宽和能效的需求激增,单一材料体系已难以覆盖从光源、调制、探测到无源器件的全功能集成。硅光子虽具备CMOS兼容性优势,但其间接带隙限制了高效片上光源的实现,因此异质集成激光器与放大器的方案成为讨论重点。来自产业界与学术界的代表分享了在硅上键合InP量子点激光器、以及通过微转印技术实现多种材料无源对准集成的进展,强调了良率与热管理在量产化过程中的挑战。
在调制与非线性应用方面,铌酸锂薄膜平台凭借超高电光系数和低光学损耗,被多次提及为下一代高速调制器和频率梳的理想选择。研讨会展示了异质集成铌酸锂薄膜与氮化硅波导的协同设计,可在保证紧凑尺寸的同时实现超过100 GHz的带宽。此外,碳化硅、氮化铝等宽禁带材料因其在可见光与紫外波段的潜力,也被纳入未来多功能光子芯片的路线图。
材料平台的标准化与设计自动化是另一个关键落点。嘉宾呼吁建立跨材料体系的工艺设计套件(PDK),并推动光子集成代工厂在工艺节点上兼容多样化的材料模块。他们认为,这需要产业链上下游从衬底供应、外延生长到封装测试的协同投入,而Chips Think Tank等公共平台将在此过程中发挥聚合资源、制定路线图的作用。多位发言者预计,未来五年内,基于混合材料集成的光子引擎将在算力互联、激光雷达和生物传感领域率先规模落地。