近日，鹏城实验室在第六届学术活动周期间发布了“超级光直连系统与光芯片”系列技术成果，“特大容量光通信高性能异质集成光芯片工艺平台”（以下简称“河套线”）同步通线。一系列技术突破，实现从光芯片设计制备、器件模块到原型系统、原型设备、示范应用全研究技术链条闭环，为我国算力网的提速扩容与自主可控提供硬核支撑。
本次系列技术成果由鹏城实验室光纤通信与光电信息研究部（以下简称“光纤通信部”）牵头完成。鹏城实验室副主任余少华表示，“我们要坚持把房子盖在自家的地基上，把核心芯片和系统的自主权牢牢掌握在自己手中，技术创新的步伐才不会被打断。面对智算规模快速扩张带来的挑战，我们希望通过光芯片和系统协同创新，破解传输容量小、设备体积大功耗高、时延长等一系列瓶颈。”
据介绍，科研团队在核心光芯片器件上取得多项关键突破。团队基于28nmCMOS工艺节点突破100GHz宽带放大器，研制出国际首个单波400GPAM-4全CMOS工艺光电集成发射机；面向光纤容量扩容需求，研发出O、S、C、L波段一体化外腔窄线宽可调谐激光器，调谐覆盖范围达300nm；同时在300nm厚氮化硅平台实现O波段亮孤子高效率窄线宽光频率梳，为光I/O应用提供多波长光源方案。同时，团队还打造了覆盖“需求—仿真—版图—测试分析”的光芯片设计全周期AI智能体，以此提升光芯片研发效率、降低行业入门门槛。
鹏城实验室研究员贺志学介绍，依托芯片层面的技术积累，实验室也产出了多项达到国际领先水平的系统成果。“我们研制的直调直检800G密集波分复用光芯片和模块，实现单纤16Tb/s实时系统，容量是目前商用直调直检方案的20倍。”此外，项目实现24.8Tb/s、1.2万公里超长距离空芯光纤传输原型系统，以及2.5Pb/s单纤24芯实时相干传输系统，刷新空芯光纤传输距离及多芯光纤实时传输容量纪录；完成WSS单板、OCS管控单元及光交换节点样机研发，搭建的20.2Pb/s实时光交换系统可同时支持316路光纤交换，交换容量指标持续刷新。
作为补齐自主芯片制造能力的重要载体，“河套线”于10月13日正式通线。鹏城实验室正高级工程师王磊表示，“河套线”是国内少有的面向光通信异质集成光芯片工艺的量产技术验证平台，而异质集成技术，是突破单材料体系光芯片性能瓶颈的关键路径。该平台建设有超1000平方米全百级（ISO5级）超净实验室及配套厂务支撑系统，采用“硅光无源工艺+晶圆级异质集成工艺”技术路线，搭建起紫外光刻、薄膜沉积、干法刻蚀以及晶圆级多材料直接键合等完整模块化工艺能力。目前已经完成高速薄膜铌酸锂调制器芯片制备，完成硅基III-V族、硅基薄膜铌酸锂的晶圆级集总式晶片—晶圆异质键合工艺验证。
“河套线”的正式启用，标志着我们已经具备为光通信、光互连等领域提供定制化新材料前沿工艺的验证能力。”贺志学表示，此次发布的“超级光直连系统与光芯片”系列技术成果，可为中国算力网规模化部署、跨域算力高效调度提供坚实的技术支撑与核心芯片、系统保障，能够有效提升我国算力网的传输容量、组网灵活性与安全可控水平，也将为后续算力网标准体系构建与产业化规模化应用，打下坚实的技术与硬件基础。
应用在光通信中的硅基三五族直接键合晶圆编辑：吴双
编校：韩雨杉曹倩
监制：易龙
来源：人民邮电报
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