《集成電路芯片生產(chǎn)中的光學(xué)技術(shù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)調(diào)研分析報(bào)告》2400字

集成電路芯片生產(chǎn)中的光學(xué)技術(shù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)調(diào)研分析報(bào)告目錄TOC\o"1-2"\h\u18028集成電路芯片生產(chǎn)中的光學(xué)技術(shù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)調(diào)研分析報(bào)告 131493一、國(guó)際發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì) 119291（一）可重構(gòu)智能化 122825（二）多維信號(hào)調(diào)控 16082二、我國(guó)光電集成芯片技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與水平 213976二、我國(guó)光電集成芯片技術(shù)發(fā)展策略 321028（一）加強(qiáng)器件技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)，迅速提高國(guó)產(chǎn)化率 316265（二）優(yōu)化光電子產(chǎn)業(yè)生態(tài)，構(gòu)建長(zhǎng)效戰(zhàn)略合作機(jī)制 332427（三）加強(qiáng)國(guó)際合作，實(shí)現(xiàn)我國(guó)光電子器件跨越發(fā)展 3光電集成芯片技術(shù)是將光電材料和功能微結(jié)構(gòu)集成在芯片上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的一種新技術(shù)。與微電子集成電路類(lèi)似的光電集成芯片技術(shù)的發(fā)展是光電子器件技術(shù)的一個(gè)里程碑。目前，光子器件普遍處于“單管”時(shí)代，信息系統(tǒng)的能耗和容量問(wèn)題沒(méi)有得到有效解決，光電集成芯片技術(shù)具有功耗低、速度快、可擴(kuò)展性強(qiáng)等突出優(yōu)勢(shì)，高可靠性和低容量。它將在光傳輸、光信息處理和交換、光接入以及光和無(wú)線(xiàn)集成等領(lǐng)域的關(guān)鍵連接中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。這是克服信息網(wǎng)絡(luò)速度和能耗兩大技術(shù)瓶頸的唯一途徑。光電集成芯片技術(shù)在傳感器、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域也有著廣闊的應(yīng)用前景。一、國(guó)際發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)（一）可重構(gòu)智能化在各類(lèi)信息應(yīng)用動(dòng)態(tài)化，復(fù)雜化的情況下，以支持信息傳輸、對(duì)交換和加工提出智能化要求，光電子功能模塊須具有可重構(gòu)功能，在不影響系統(tǒng)性能的前提下，完成要求的快速功能轉(zhuǎn)換（如波長(zhǎng)，偏振，頻段）?！翱烧{(diào)試”“可編程”“可重構(gòu)”等關(guān)鍵詞將成為絕大部分高性能光電子模塊的基本特征。（二）多維信號(hào)調(diào)控以滿(mǎn)足現(xiàn)代信息社會(huì)高速發(fā)展的帶寬需求，核心光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)面對(duì)的信號(hào)維度不再是傳統(tǒng)單一維度（如波長(zhǎng)WDM、幅度OOK等），而是日益復(fù)雜的維度組合（波長(zhǎng)，偏振，圖案，軌道角動(dòng)量等），波分復(fù)用技術(shù)等多種復(fù)用技術(shù)（WDM）、時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)（TDM）、極化復(fù)用技術(shù)（PDM）、正交頻分復(fù)用（OFDM）、空分復(fù)用技術(shù)（SDM）和PSK、QPSK等多種高階調(diào)制格式、QAM等等在光纖通信系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，所以，有效的信號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)制（它由生成，發(fā)送，交換，加工和接收組成）將成為下一階段研究的重點(diǎn)。光電子器件和集成技術(shù)都處在高速發(fā)展的時(shí)代，21世紀(jì)初，以光電子技術(shù)為中心，在國(guó)際范圍內(nèi)布署了大量重要研究項(xiàng)目，在高端光電子器件研究與開(kāi)發(fā)方面，投入大量人力和物力，從光電子基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題，關(guān)鍵技術(shù)，示范應(yīng)用等方面進(jìn)行研究、產(chǎn)業(yè)推廣等等都取得了顯著的進(jìn)步與突破，有力地支持了世界范圍內(nèi)信息領(lǐng)域總體水平的提高。歐盟在前期5thFramework項(xiàng)目PICCO基礎(chǔ)上部署了6thFramework項(xiàng)目PICMOS和ePIXnet，在7thFramework中部署了HELIOS、PhotonFAB和ERA-NET-PLUS等項(xiàng)目，而且“Horizon2020”項(xiàng)目更側(cè)重于光電集成研究項(xiàng)目的部署，其目的是實(shí)現(xiàn)一種以半導(dǎo)體材料或者二維晶體材料為核心的光電混合集成芯片。日本已相繼實(shí)施全球最前沿的IT國(guó)家關(guān)鍵研發(fā)計(jì)劃光電子元器件技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃，TIA項(xiàng)目（筑波納米技術(shù)革新平臺(tái)），新一代高效率的網(wǎng)絡(luò)器件技術(shù)發(fā)展計(jì)劃等，目前正在實(shí)施的FirstProgram（先端研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃）部署了“光電子融合系統(tǒng)技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目”。美國(guó)更專(zhuān)注于光電子技術(shù)的發(fā)展，特別是用DARPA,NSF支持的幾個(gè)主要研究項(xiàng)目有：HPC/UHPC,EPIC,UNIC,POEM,MURI項(xiàng)目。2017年10月，美國(guó)總統(tǒng)特朗普公布了光子集成技術(shù)的國(guó)家戰(zhàn)略，聯(lián)邦政府與社會(huì)資本相結(jié)合，投資6.5億美元，建設(shè)光子集成器件的研發(fā)和制備平臺(tái)。二、我國(guó)光電集成芯片技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與水平“十三五”時(shí)期，我國(guó)正在進(jìn)行多波長(zhǎng)激光器陣列的研制、超高速遠(yuǎn)距離光傳輸、高速光調(diào)制器等、大尺寸光交換芯片，和光電集成芯片，如全光信號(hào)處理芯片的有關(guān)技術(shù)的重要發(fā)展。研究開(kāi)發(fā)水平光電子單元器件的某些指標(biāo)已達(dá)到國(guó)際水平，例如70Gb/s的硅基調(diào)制器，40Gb/s鍺硅探測(cè)器，24GHz模擬直調(diào)激光，高效光柵耦合器和波分復(fù)用器，等等，而且光電子器件的集成芯片技術(shù)和發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大的差距；特別是高端光電子芯片和器件研究與開(kāi)發(fā)能力嚴(yán)重缺乏，包括芯片的制備及標(biāo)準(zhǔn)化工藝等。我國(guó)光通信系統(tǒng)的整機(jī)及設(shè)備制造能力已處于世界領(lǐng)先地位，以自主整機(jī)產(chǎn)品為例，在全球光網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)占到了5/2，光接入設(shè)備占據(jù)了世界3/4的份額，光纖光纜占全球的二分之一。而我國(guó)的光電子器件產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)匱乏，設(shè)計(jì)與制造能力欠缺，高端光電器件及芯片基本靠進(jìn)口。在已得到廣泛應(yīng)用的寬帶光網(wǎng)絡(luò)核心傳輸與交換設(shè)備上，光電子器件成本比重分別為70%和60%，在當(dāng)前商業(yè)化超100G的光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，光電子器件所占成本比例在80%以上。但是，我國(guó)光電子器件的需求與產(chǎn)能之間存在著嚴(yán)重的不匹配，目前國(guó)內(nèi)只有武漢光迅一家、海信多媒體，華美光電，中科光芯已具備一定的光器件生產(chǎn)能力。世界十大光電子器件提供商之一，在我國(guó)，只有光迅排名第五（占全球市場(chǎng)份額5%）。高檔光學(xué)芯片95%從日本、美國(guó)進(jìn)口，2018年光電子器件的綜合國(guó)產(chǎn)化率只有13%（以中低端器件居多）。例如光電子收發(fā)器件，速率分別為2.5Gb/s、10Gb/s和100Gb/s的光電子收發(fā)器件需求分別為37、44和29億元，國(guó)產(chǎn)化率分別是30%、4%、空白?？傮w來(lái)講，我國(guó)光電子器件技術(shù)還處于跟跑階段，國(guó)內(nèi)自主芯片和工藝裝備一直處于十分落后的狀態(tài)，差距有逐漸擴(kuò)大的風(fēng)險(xiǎn)。二、我國(guó)光電集成芯片技術(shù)發(fā)展策略（一）加強(qiáng)器件技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)，迅速提高國(guó)產(chǎn)化率國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“光電子器件和集成”國(guó)家重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)盡快實(shí)施，以及增加中央財(cái)政資金的投入等，加快基礎(chǔ)與技術(shù)創(chuàng)新。擬訂有關(guān)推動(dòng)光電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，光電子企業(yè)和集成電路企業(yè)享受同等產(chǎn)業(yè)政策、稅收政策與人才政策，迅速提高光電子器件國(guó)產(chǎn)化率等。（二）優(yōu)化光電子產(chǎn)業(yè)生態(tài)，構(gòu)建長(zhǎng)效戰(zhàn)略合作機(jī)制加強(qiáng)光電子器件生產(chǎn)制造裝備研發(fā)，建立光電子芯片公益性光電子器件工藝加工平臺(tái)，為高端光電子芯片研發(fā)和生產(chǎn)提供技術(shù)支撐和服務(wù)。建立光電子器件設(shè)計(jì)和制備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化體系，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)群體國(guó)際話(huà)語(yǔ)權(quán)。鼓勵(lì)建立光電子器件產(chǎn)業(yè)協(xié)作聯(lián)盟，整合產(chǎn)業(yè)中分散的研發(fā)力量，完善創(chuàng)新體系與產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境。