本站6月9日消息，據媒體報道，上海交大無錫光子芯片研究院（CHIPX）取得重大進展：其在國內首個光子芯片中試線成功下線首片6英寸薄膜鈮酸鋰光子芯片晶圓，并同步實現(xiàn)了超低損耗、超高帶寬的高性能薄膜鈮酸鋰調制器芯片的規(guī)模化量產。該芯片的關鍵技術指標已達到國際先進水平。
光量子芯片是光量子計算的核心硬件載體，其產業(yè)化對我國在量子信息領域實現(xiàn)自主可控、搶占全球量子科技制高點具有戰(zhàn)略意義。
然而，過去由于共性關鍵工藝技術平臺的缺失，我國光量子技術長期面臨“實驗室成果難以量產”的“卡脖子”困境。光子芯片中試線的啟用成為破局關鍵。
為攻克這一難題，上海交大無錫光子芯片研究院于2022年12月啟動建設國內首條光子芯片中試線，并于2024年9月正式啟用這條集研發(fā)、設計、加工和應用于一體的平臺。如今首片晶圓成功下線，標志著中試平臺實現(xiàn)量產通線，項目建設高效推進。
薄膜鈮酸鋰作為一種高性能光電材料，具備超快電光效應、高帶寬、低功耗等顯著優(yōu)勢，在5G通信、量子計算等領域潛力巨大。但其材料脆性大，大尺寸晶圓的制備，尤其是在量產化工藝中實現(xiàn)納米級加工精度控制、薄膜沉積均勻性保證和刻蝕速率一致性調控，一直是行業(yè)面臨的重大挑戰(zhàn)。
CHIPX工藝團隊依托自主建設的國內首條光子芯片中試線，引進110余臺國際頂級CMOS工藝設備，構建了覆蓋薄膜鈮酸鋰晶圓光刻、薄膜沉積、刻蝕、濕法、切割、量測到封裝的全閉環(huán)工藝鏈。
通過創(chuàng)新性開發(fā)芯片設計、工藝方案與設備系統(tǒng)的協(xié)同適配技術，團隊成功打通了從光刻圖形化、精密刻蝕、薄膜沉積到封裝測試的全制程工藝，實現(xiàn)晶圓級光子芯片集成工藝的重大突破。
憑借中試平臺先進的納米級加工設備和快速工藝迭代能力，團隊經過大量工藝驗證與優(yōu)化，采用深紫外（DUV）光刻與薄膜刻蝕的組合工藝，系統(tǒng)性解決了關鍵技術瓶頸：在6英寸鈮酸鋰晶圓上實現(xiàn)了110nm高精度波導刻蝕；通過步進式（i-line）光刻完成了高均一性、納米級波導與復雜高性能電極結構的跨尺度集成，達到頂尖制程水平。
同時，通過材料-器件協(xié)同設計創(chuàng)新，在保證高集成度的前提下實現(xiàn)了性能的跨越式突破，關鍵指標全面領先：調制帶寬突破110GHz，突破國際高速光互連帶寬瓶頸；插入損耗＜3.5dB；波導損耗＜0.2dB/cm，顯著提升光傳輸效率；調制效率達到1.9 V·cm，電光轉換效率大幅優(yōu)化。
中試平臺是連接創(chuàng)新與產業(yè)的橋梁。依托該平臺及年產12000片晶圓的量產能力，研究院將為產業(yè)合作伙伴提供“低成本”、“快速迭代”、“規(guī)模化量產”的解決方案。在提升自身科技創(chuàng)新能力的同時，研究院積極打造開放共享的服務生態(tài)賦能產業(yè)。
近期，研究院將發(fā)布包含本次高性能薄膜鈮酸鋰調制器芯片核心工藝參數與器件模型的PDK工藝設計包。該版本PDK不僅集成無源耦合器、分束器、波導陣列和有源熱相移器、電光調制器等基礎元件模型，同時涵蓋多物理場協(xié)同仿真模塊，旨在構建標準化光子芯片設計體系。
未來，研究院將依托中試線的可拓展優(yōu)勢，通過增補設備、拓展多材料體系、突破多材料異質集成技術，建設具備穩(wěn)定量產能力的晶圓級光子芯片產線，目標打造全球最大規(guī)模的光子芯片產業(yè)基地。
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