里程碑式突破！陸科學家成功點亮晶片內雷射 加速擺脫對外技術依賴

AI 浪潮席捲全球，持續提升算力成為考驗各國基建設施和半導體公司的重要課題，而在同一時間，全球首個 5A 級智算中心近日在上海誕生，中國科學家也在矽光子學晶片、最大容量新型記憶體晶片上取得重大突破。

《南華早報》報導，湖北九峰山實驗室在矽光子領域取得里程碑式突破性進展，宣佈成功點亮集成到矽基晶元內部的鐳射光源，這也是該項技術在中國首次成功實現，突破了晶片之間大數據傳輸的物理瓶頸。

九峰山實驗室的成果採用了自研的異質集成技術，經過複雜的工藝過程，在 8 寸 SOI 晶圓內部成功完成磷化銦鐳射器的工藝集成。這一技術被業內稱為「晶圓出光」，它通過使用傳輸性能更好的光信號替代電信號進行傳輸，顛覆傳統的晶片之間信號數據傳輸方式，解決當前晶片之間電信號已接近物理極限的問題。

隨著 AI 大模型開發和應用、自動駕駛、遠端醫療、低延時遠端通訊等領域對算力的需求不斷增加，傳統在單個晶圓上增加晶體管密度的方法已越來越難以滿足需求。因此，業界將多個晶粒封裝在同一塊基板上，以提升晶體管數量，但這也帶來單個封裝單元中晶粒越多，它們之間的互連就越多，數據傳輸距離也就越長，因此傳統的電互連技術迫切需要演進升級。

矽光子學在數據中心等領域中扮演著舉足輕重的角色，尤其在高頻寬和高能效的數據傳輸方面。隨著 AI、雲端計算和物聯網設備的普及，對於高效數據處理的需求也與日俱增。

在這種情況下，光子積體電路 (PICs) 可在降低功耗的同時，保持對於更高數據傳輸速率的需求。矽光子學晶圓利用基於鐳射的 I/O 處理器，在 AI、高性能計算(HPC）、CPU/GPU 晶片、AI 晶片等領域將起到革新性推動作用。

報導指出，業界目前對矽光全整合平台開發，最難的挑戰在於對矽光晶片的「心臟」，即能高效率發光的矽基片上光源的開發和整合上。相較於傳統的分立封裝外置光源和 FC 微組裝光源，九峰山實驗室片上光源技術能有效解決傳統矽光晶片耦合效率不夠高、對準調節時間長、對準精度不夠好的工藝問題，突破了製作成本高、尺寸大、難以大規模集成等量產瓶頸。

基於矽基光電子集成的片上光互連，被認為是在後摩爾時代突破積體電路技術發展所面臨的功耗、帶寬和延時等瓶頸的理想方案。

此外，新存科技（武漢）有限責任公司 (下稱新存科技）近日也宣佈，該公司自主研發的國產首款最大容量新型三維記憶體晶片 NM101 成功問世。

據悉，NM101 可為中國的數據中心、雲端計算廠商等提供大容量、高密度、高頻寬、低延時的新型記憶體解決方案。

NM101 為新存科技與華中科技大學長期以來開展深度「產學研」合作的成果。華中科技大學積體電路學院院長繆向水認為，該晶片的推出大幅降低中國對國外記憶體技術的依賴，加速了國產新型記憶體產業化進程，有助於中國數位基建的升級。