ICCSZ訊 11月12日，第二屆中國矽光產業論壇在武漢成功舉辦，本次會由國家信息光電子創新中心主辦，深圳市訊石信息諮詢有限公司承辦，「中國光谷」國際光電子博覽會協辦，以及由是德科技（中國）有限公司和華夏幸福基業股份有限公司支持。論壇匯聚十多位來自國內外矽光工業界和學術界專家，共同探討矽光技術應用、矽光材料創新和矽光市場前景。
國家信息光電子創新中心副董事長 毛浩
在論壇上，國家信息光電子創新中心副董事長毛浩發表開幕致辭，他表示矽光論壇將產業鏈匯聚一起，主要是探討矽光技術的應用和發展。因為經過充分的調查與實踐，矽光技術被認為是行業最終需要突破的產業共性瓶頸。隨著5G商用，5G承載場景對矽光技術的需求更加明顯，在已經實現規模商用的數據中心市場中，矽光產品也在不斷向更高速階段衝擊，例如阿里巴巴推出400G ZR矽光模塊。國際上的矽光併購案例也在快速推動矽光資源的整合，以及國外先進矽光平臺發展引起國內的思考。可以說，矽光產業日新月異，而我們產業鏈還需要加速矽光產業商用化，這是國家信息光電子創新中心成立的意義，目的是匯聚社會資源，推動人才、技術和產品的商用化，不與上下遊競爭，卻發揮產業資源最大優勢，實現矽光產業瓶頸的突破。最後感謝各方單位對本次論壇的支持。
國家信息光電子創新中心專家 傅焰峰
國家信息光電子創新中心專家傅焰峰博士發表《國家信息光電子創新中心建設與發展》的主題報告。傅博士表示，創新中心擬重點建設晶片工藝開發和中實驗平臺，疏通產業鏈條和技術管道。矽光平臺擁有國內首套自動化8/12寸矽光晶圓篩檢系統，效率可達3000片/年，目前開始對外服務。
在成果方面，創新中心在國際上6個主流矽光晶圓廠完成了>20次流片，建立自主IP庫。實現>60個光電元件的單片集成，包括調製器、探測器、光學復用 器、相位控制器等，晶片集成度達到國際領先水平。同時，國內最早實現50Gb/s矽光晶片 與CMOS驅動器的高速集成。研製出國內首款1×100G矽光調製器晶片和模塊樣機。
創新中心正在研發25G波長可調光晶片，與光迅聯合研製25G可調諧光發射組件，實現矽基調製器與III-V SG-DBR可調雷射器晶片混合集成，樣品2019年Q3公布。還有預研超高速率光子晶片，其單通道調製速率達120Gbaud NRZ，220Gb/s PAM4，是全球最快光晶片之一，為未來十年提供技術儲備。
中國信息通信研究院技術與標準研究所寬帶網絡研究部主任 趙文玉
中國信息通信研究院技術與標準研究所寬帶網絡研究部主任趙文玉博士講述《矽光技術及應用探討》：當前多方需求推動矽光快速發展，目前光器件市場仍以III-V族材料為主，矽光集成的市場份額，在2014年開始啟動（4%），未來會持續上升，預計 2023年將達到20%。矽光封裝方面，非氣密封裝趨勢明顯，貼裝光源應用最廣。因為從成本角度考慮，光晶片降成本的空間越來越小，推動封裝技 術從比較昂貴的氣密封裝走向低成本的非氣密封裝成為有效手 段。 從體積角度考慮，對於400G時代，通道數的翻倍使得體積控制成為必要。數據中心100G PSM4短距離和400G高速應用優勢非常明顯，數據中心結構非常適合矽光技術，在500米數據中心互聯的100G QSFP28 PSM4 光模塊產品市場，矽光混合集成方案份額已達到近80%。
華為專家 謝耀輝
華為公司專家謝耀輝博士發表《客戶視角看光模塊與矽光產業》的主題報告，他表示光模塊的大帶寬高速互連能力，可以涵蓋數十米到上千公裡的場景，因此具有很高的商業價值。光模塊應該看作是一個子系統，只有進行單板器件級別的適 配與測試，才能保證光模塊 在設備上各項參數最優，長期穩定運行。矽光模塊具有極簡架構、經濟量產、高度集成、可插拔和光口標準帶來的互聯互通。矽光技術可行路徑，謝博士推薦異質平臺的集成，要探索電組件與光組件的最佳集成，建設面向未來的基礎光電平臺，這需要產業協同和持續投入。
矽光產業兩端是Foundry和客戶，這兩頭都聚焦在北美，處於領先狀態。儘管如此，矽光技術平臺依然具有挑戰，尤其是光源集成、封裝插損、損耗等因素，而且傳統直調Vcsel和直調DML其實比矽光在同等場景中更有優勢，矽光未來還需要力爭實現「晶片出光」。總體而言，矽光技術可有效滿足未來流量增長的的訴求，但需要產業協同，在異質集成方向大力發展。
烽火通信系統部產品經理 曹權
烽火通信系統部產品經理曹權博士發表《光傳輸系統中的矽光技術應用需求》，曹博士表示相干光傳輸的單模塊容量正在進入400G/800G時代，其應用不僅局限在長途傳輸，會擴展到DCI互聯應用。然而，傳統的分立光器件已經不能支持CFP2的可插拔演進（小型化）。因此，他看好矽光子和InP的集成光子學技術是未來相干模塊的關鍵技術。
對於矽光子技術本身，由於其可利用CMOS大規模生產，以及良好的可靠性預期，近年來得到了大家的普遍關注。但是在相干領域，矽光子技術需要重點解決高波特率、低損耗、超寬的波長工作範圍以及低成本封裝，才能更好的發揮其優勢。針對相干領域的矽光技術關鍵點，曹博士認為主要是矽光調製器與RF IC的共同設計和優化、寬光譜工作和控制技術、以及低成本封裝技術。他最後強調，一個穩定和可靠的矽光fab是矽光產業一切的前提和基礎，希望矽光子擁有一個更加良好和健康的產業鏈。
浙江大學求是特聘教授、國家傑出青年科學基金獲得者 戴道鋅
浙江大學求是特聘教授、國家傑出青年科學基金獲得者戴道鋅教授發表演講主題「New technologies & applications for silicon photonics」，他表示矽光依然面臨很多問題，尤其是和磷化銦的競爭。矽光技術如何做到更好，應該從高性能和低成本入手，而所謂低成本應該是指有價值的低成本，CMOS兼容性要真正帶來低成本效益，重點要關注晶圓尺寸、器件密度、以及工藝和設計雙管齊下。封裝也是矽光成本的重要影響因素。當前市場上，矽光晶圓尺寸正從6寸向8或12寸，180/150mm向低於100mm發展，這給成品率帶來很重要的提升。同時，沒有高性能的低成本是沒有意義的，而高性能要看重波導/交叉損耗、通道數和功耗或能效等，產業鏈需要新的技術來有效調控波導交叉損耗。
倫敦大學學院教授 陳思銘
倫敦大學學院陳思銘教授發表「Quantum Dot Laser in Silicon Photonics：Direct Epitaxy」主題報告，如今矽光的優勢和缺點已經被廣泛描述，但矽材料不適合用來做發射器，III-V材料擁有無可比擬的優勢。他對比不同矽上集成技術，直接外延（Direct Epitaxy）具有更高集成密度，兼容CMOS前端工藝，成本可以做到非常低。但也面臨線膨脹係數、晶格失配和極性或非極性曲面的挑戰。陳教授介紹了量子點技術，其可以實現很好的矽上直接外延。去同樣量子阱相比，量子點優勢是對缺陷不敏感。片上外延生長III-V雷射器已經成為行業的共識，但是片上外延生長III-V材料遇到的挑戰依然需要行業共同討論克服。使用量子點激發片上外延生長III-V材料具有獨一無二的優勢，為大規模的III-V/Si集成奠定基礎。在這方面，UCL實現了大規模矽上生長1.3μm InAs量子點雷射器。
中山大學教授 蔡鑫倫
中山大學蔡鑫倫教授講述《用於大容量通信系統的矽基光子集成器件》，他表示矽光技術是一次由光電子產業向微電子產業學習的機遇，是將設計和製造分開的矽光新模式，但PIC的特徵是集成不同器件材料的多樣性，而CMOS模塊恰恰消滅了多樣性，只能做Foundry提供的器件，這可能導致不同晶片公司的同質化。因此，矽光新模式要持續發展需要不斷開拓新市場，而要適應不多市場領域的需求，矽光技術需要做更多創新，異質集成是很好的技術選擇。蔡教授介紹鈮酸鋰薄膜材料（LNOI），其電光特性具有超高速、低電壓、低損耗，結合矽光CMOS工藝，是矽光異質集成新的理想方式。蔡教授團隊利用熱光效應在Si-LN做了MZ調製，實現理想的帶寬。矽光材料有多種新材料，他建議產業鏈要關注SiN材料，它是一種性能優良的光子集成材料，真正的CMOS兼容。
俄勒岡州立大學教授 王小龍
俄勒岡州立大學王小龍教授發表「Beyond Silicon Photonics：the Route toward Hybrid Integration」，他提出透明導電氧化物（TCO）材料具有非常好的應用前途，特別跟矽光結合的應用前景非常好。未來應對流量劇增中的需求，矽光成為大家關注的技術選擇。王教授表示調製器是矽光集成中非常關鍵的器件，並介紹透明導電氧化物材料（TCOs）作為調製器新型材料，TCO材料的製作工藝可以跟CMOS工藝兼容。基於混合Si-TCO的微環形調製器，這種調製速率可達到1GHz，如果在優化的金屬聯繫設計上，新型調製器還有望實現高達44GHz速率。基於混合TCO微型環陣列，王教授介紹其片上WDM系統，這種系統可以自由實現熱調諧，並獲得極高帶寬密度和能效。
武漢大學教授 鄭國興
武漢大學鄭國興教授發表《矽基超表面材料在信息光學中的應用研究》，他表示超表面材料是學術研究熱點，先進的製造技術是超表面應用的關鍵，與傳統光學手段實現相位調控相比，納米磚超表面材料性能優勢明顯。其效率方面，電介質材料的納米磚理論效率可接近100%，金屬納米磚理論效率可接近90%。而波段方面，從可見光到紅外波段均可實現。在結構方面，納米磚屬於純平面的超薄器件，具有體積小、重量輕、高度集成、裝校方便等突出優勢，應用面向新概念、高性能、晶片級的光電子功能器件，例如矽光子晶片。超表面材料技術還可以精密且連續位相調製，具有超大衍射角度，更高效率、工藝簡單，批量複製，同時，矽基超材料與半導體工藝兼容。
光迅科技市場部經理 張玓
光迅科技市場部經理張玓博士發表主題為《下一代矽光收發器的技術挑戰和競爭力分析》，隨著5G商用和數據中心400G切換，矽光在下一代光收發器市場將獲得更加明確的應用需求，但矽光技術與傳統III-V族技術的競爭會一直持續下去，傳統III-V族材料擁有更高性能的發光效率，在5G承載和數據中心架構中，依然具有強大的競爭優勢。不過，矽光的優勢是III-V族難以取代。總體而言，數據中心內部和光互聯器件需求是持續上升的，矽光技術是一種可行的技術，與其他技術共存。他還提到相干技術在800G時代甚至更高將會下層之數據中心內部。
亨通洛克利首席技術家 陳奔
亨通洛克利首席技術家陳奔博士發表《矽光數通技術進展和最近矽光研究趨勢》，他介紹了當前行業知名矽光模塊商用公司的進展，例如英特爾矽的矽光模塊採用混合集成光源，100G PSM4和100G CWDM4成功出貨，累計出貨超過100萬隻。被思科收購的Luxtera採用光柵耦合方式和晶圓級封裝技術（EIC on PIC），產品以PSM4為主，已經交付超過百萬隻矽光模塊。Acacia擁有高端相干產品，矽光以及DSP技術，是長距離矽光技術的代表。阿里巴巴最近宣布自己的400G DR4矽光方案，其光引擎基於薄矽工藝的矽光Tx/Rx晶片，驅動和TIA晶片封裝在APE裡面。
亨通洛克利方面，陳奔博士介紹公司成功解決了混合集成雷射器，採用Flip Chipped gain chip Array、電吸收調製器、鍺矽探測器、V型槽光纖接口以及線性TIA/Driver等。他介紹了亨通洛克利在112G PAM4眼圖性能，以及矽光的研究趨勢，尤其是OptpASIC，因為矽光並不專用於光模塊，OptoASIC將矽光陣列直接與核心集成電路接口，減少高頻信號在傳輸線上的功率損耗，實現低功耗。
光梓信息科技CTO 姜培
光梓信息科技CTO姜培博士發表《矽光用高速IC/光電集成》，他表示在4G向5G演進中，PAM技術使電藉口是25G NRZ，光接口是12.5GBaud PAM4，因此10G光晶片依然有應用價值。在高速光模塊中，PAM4調製是不可或缺的部分，需要部署DSP，但DSP價格很貴，他介紹lite-DSP採用一半模擬一半數字和Bulk-CMOS工藝，可以成為實現PAM4技術的有效方案。商用化PAM4路線已經比較清晰，與DSP和Analog相比，Lite-DSP擁有較好的性能，較好的功耗和最好的成本，其BULK CMOS工藝在中國擁有較好的供應鏈體系。對於大多數PAM4應用（直接探測或非相干），基於Bulk-CMOS的Lite-DSP將是最具吸引力的方案。
是德科技技術專家 朱振華
是德科技技術專家朱振華發表《矽光測試方案介紹》，他指出矽光子器件應用前景廣闊，從通信的電信和數通到傳感領域的雷射雷達和消費電子等，需求的不斷上漲對矽光器件測試提出更高的要求。他認為矽光器件的測試難點在於：光學耦合損耗，需要採用高功率可調諧光源或新型低損耗耦合技術解決；偏振對準和偏振相關是難點之一，可以從Average IL/responsivity，PDL或首選偏振態下的響應獲得結果。除此之外，探針影響也是矽光晶片的難題之一，基於LCA的On-Wafer頻域測試，可以通過deembedding消除RF探針影響。
聯合微電子中心矽基光電子總監 馮俊波
聯合微電子中心有限責任公司矽基光電子總監馮俊波博士發表《矽基光電子工藝》報告，他表示CUMEC能力和戰略規劃，矽光子方面，2020年將完成8英寸SOI生產線建設，2022年完成12英寸SOI生產線建設，2020年啟動矽基量子點雷射器研發，預計2023年投產。馮博士對比了矽光子和CMOS，比較版圖設計、材料分布和不同靈敏度的差異。他還分享了矽光子晶片封裝技術的新進展，例如高密度封裝（40μm）、低損耗端面封裝（~1dB）和高速封裝（30Gbps）等。
中科院微電子所研究員 李志華
中科院微電子所研究員李志華發表《矽光子技術服務平臺》報告，他表示中科院微電子所的核心產品是矽器件與集成、高頻高壓器件與集成、微電子儀器設備和光電技術研發。具備22-5nm關鍵工藝研發，180nm CD量產技術，CMOS和MEMS全流程以及矽基光子器件全流程能力。從歷史發展來看，微電子所在2015年成立矽光子平臺小組，2016年發布首版PDK，涵蓋矽光子平臺器件庫、設計規則和工藝規範，2017年實現PDK與商業軟體集成，2018年首次有源MPW試流片。他介紹微電子所矽光子平臺包括矽光子PDK、8英寸CMOS工藝線、工藝模塊以及仿真設計和光電測試。他最後還介紹了微電子所的光電封裝技術，包括TSV Interposer、晶圓凸點技術、封裝設計與仿真，矽光-MEMS-封裝異質異構3D集成等。
Lumerical公司專家 王旭
Mentor公司專家 David Zhuang
隨後，Lumerical公司專家王旭博士介紹了《矽光仿真和設計技術》，Mentor公司專家David Zhuang介紹了《矽光自動化繪版工具》。王旭博士認為矽光將引導光子集成技術發展，而對於矽光發展來說，技術、應用以及生態系統缺一不可。矽光在有必要的情況下，將不斷集成其他技術。
仿真設計是晶片設計的核心環節，對晶片產品的性能和測試前提。矽光晶片採用CMOS工藝，如何在矽片上大規模集成有源器件和無源器件，需要以仿真設計來制定方案。而矽光的自動化繪版對矽光設計效率有著顯著的提升，矽光設計工具是矽光模塊和矽光引擎設計工作的基本保障。隨著通信市場向更高速階段演進，矽光晶片需求不斷釋放，大規模自動化的設計與驗證是產業升級的關鍵。
矽光產業論壇話題討論：IDM或Fabless
論壇最後，多為專家共同組成了矽光產業鏈話題討論，話題為IDM或FABLESS，由國家信息光電子創新中心傅焰峰博士主持，騰訊數據中心系統架構師孫敏博士，亨通洛克利首席科學家陳奔博士，仕佳光子專家張家順博士、Golight副總經理林小龍、LaserX市場總監胡天琦和Luceda公司曹如平博士六位專家擔任話題討論嘉賓，圍繞矽光產業鏈模式：IDM還是Fabless進行了深入的探討。
會議至此，圓滿結束！18：30開始華夏幸福5G光電之夜，百餘位光電子產業鏈專業人士共聚美好光電之夜。在此，特別感謝會議國家信息光電子創新中心，深圳市訊石信息諮詢有限公司，「中國光谷」國際光電子博覽會，是德科技（中國）有限公司和華夏幸福基業股份有限公司等多家單位的鼎力支持!