美國桑迪亞(ya) 國家實驗室將微型光學器件集成在矽微芯片上！這種方法使桑迪亞(ya) 國家實驗室能夠構建高帶寬、高速光學器件，包括磷化銦激光器、铌酸鋰調製器、鍺探測器和低損耗聲光隔離器——這些都是高功率光學係統的關(guan) 鍵部件。

　　在矽上製造激光器是一項具有挑戰性的壯舉(ju) ，桑迪亞(ya) 國家實驗室認為(wei) 這可能會(hui) 擴大美國在半導體(ti) 技術方麵的領導地位。例如其他機構或組織，包括加州大學聖巴巴拉分校和英特爾公司，也製造了類似的激光器，但桑迪亞(ya) 已經擴大了可集成設備的類別。這是第一次，這些設備可以在光學矽微芯片上一起工作，也稱為(wei) 光子集成電路。目前激光現在正與(yu) 其他微型光學設備相結合，使自動駕駛汽車更安全，數據中心更高效，生物傳(chuan) 感器更便攜，雷達和其他防禦技術更通用。

　　實驗晶圓片——在桑迪亞(ya) 國家實驗室中，一千多個(ge) 實驗激光器和放大器“裝飾”著一個(ge) 三英寸的鍍金矽晶圓片。

　　這種方法使桑迪亞(ya) 國家實驗室能夠構建高帶寬、高速光學器件，包括磷化銦激光器、铌酸鋰調製器、鍺探測器和低損耗聲光隔離器——這些都是高功率光學係統的關(guan) 鍵部件。

　　集成矽是邁向未來生產(chan) 的關(guan) 鍵一步

　　矽是半導體(ti) 工業(ye) 的命脈，也是製造計算機芯片的重要材料。然而，就其本身而言，它是一種製造激光器的糟糕材料。研究人員麵臨(lin) 的挑戰是設計一種方法，使由多種材料製成的光學元件在矽微芯片上共存。

　　這些材料不能簡單地粘在一起，所以研究人員將它們(men) 與(yu) 矽融合成複雜的層，這一過程也被稱為(wei) 異質集成。

　　桑迪亞(ya) 研究小組成功地展示了異質集成技術來製造混合矽器件:由磷化銦和矽製成的混合激光器和放大器，以及由铌酸鋰和矽製成的類似調製器，它們(men) 在激光產(chan) 生的光中編碼信息。

　　此外，在同一平台下，高功率和高速鍺探測器也被開發出來用來跟上激光器和調製器的發展。

　　表征激光-桑迪亞(ya) 科學家在顯微鏡下將光纖與(yu) 芯片級的非均勻集成激光器對齊。

　　雖然桑迪亞(ya) 研究小組成功取得的研究進展，但他們(men) 表示，在光子芯片開始下線之前，他們(men) 還需要與(yu) 行業(ye) 合作夥(huo) 伴進一步完善他們(men) 的方法。在未來的研究中，桑迪亞(ya) 研究小組希望將激光與(yu) 其他光學元件結合到一個(ge) 芯片上。

　　桑迪亞(ya) 國家實驗室建立芯片級激光器的目標是將該技術轉化為(wei) 工業(ye) 。該團隊使用了許多與(yu) 商業(ye) 半導體(ti) 工廠相同的工具，激光器產(chan) 生的光波長通常用於(yu) 電信行業(ye) ，稱為(wei) C波段和O波段。

　　桑迪亞(ya) 研究小組稱，一旦他們(men) 在國家實驗室展示了這個(ge) 光子平台，他們(men) 就可以把這項技術傳(chuan) 遞給美國公司，在美國公司他們(men) 可以專(zhuan) 注於(yu) 商業(ye) 化更大規模的生產(chan) 。

　　桑迪亞(ya) 國家實驗室也在投資光學微芯片，因為(wei) 它們(men) 比傳(chuan) 統芯片傳(chuan) 輸更多的信息。但桑迪亞(ya) 研究小組稱，製造方麵的挑戰阻礙了它們(men) 的廣泛采用。盡管這項技術在科學界眾(zhong) 所周知，但在大多數微芯片上，電子技術仍然占主導地位。

　　憑借構建光子電路的平台，桑迪亞(ya) 國家實驗室已經將自己定位為(wei) 支持行業(ye) 和其他機構在未來幾年進行光子學研究和開發的引領者。但桑迪亞(ya) 國家實驗室的研究目前沒有得到CHIPS法案的資助。桑迪亞(ya) 國家實驗室希望其他國家合作，共同開發新技術。

　　美國總統拜登在2022年簽署了《芯片與(yu) 科學法案》(CHIPS and Science Act)，這是一項無黨(dang) 派的法案，為(wei) 半導體(ti) 行業(ye) 提供了527億(yi) 美元的激勵。雖然這項立法預計會(hui) 增加美國製造的計算機芯片的產(chan) 量，但它也會(hui) 為(wei) 光子半導體(ti) 提供資金。

　　眾(zhong) 所周知，《芯片與(yu) 科學法案》美其名曰是一項美國產(chan) 業(ye) 撥款和補貼的政策，實質上是打壓中國半導體(ti) 產(chan) 業(ye) 的發展。法案明確限製相關(guan) 企業(ye) 在中國的建投或擴建先進製造晶圓廠，極大程度阻礙中國半導體(ti) 產(chan) 業(ye) 發展，美國企圖通過《芯片與(yu) 科學法案》將中國半導體(ti) 產(chan) 業(ye) “邊緣化”的做法，無疑是“霸權行為(wei) ”。

　　《芯片與(yu) 科學法案》對中國的影響，短期導致產(chan) 能供應不安全、產(chan) 能擴張滯後、技術研發受製；而長期則是將中國企業(ye) 排除在技術標準領域之外，失去了製定標準的機會(hui) 。

　　這隻會(hui) 刺激加速我國國產(chan) 化替代進程，倒逼中國發展芯片產(chan) 業(ye) 。中國正在重建一個(ge) 國內(nei) 大循環為(wei) 主體(ti) 、國內(nei) 國際雙循環相互促進的新發展格局，這將是未來中國半導體(ti) 產(chan) 業(ye) 最強健的根基。