2024年2月20日，全球首片8寸硅光薄膜鈮酸鋰光電集成晶圓在九峰山實驗室下線。此項成果使用8寸SOI硅光晶圓鍵合8寸鈮酸鋰晶圓，單片集成光電收發功能，為目前全球硅基化合物光電集成最先進技術。該項成果可實現超低損耗、超高帶寬的高端光芯片規模制造，為目前全球綜合性能最優的光電集成芯片。此項成果由九峰山實驗室聯合重要產業合作伙伴開發，將盡快實現產業商用。
全球領先
在8寸SOI鈮酸鋰薄膜上實現光電集成
薄膜鈮酸鋰由于出色的性能在濾波器、光通訊、量子通信、航空航天等領域均發揮著重要作用。但鈮酸鋰材料脆性大，大尺寸鈮酸鋰晶圓制備工藝困難，鈮酸鋰微納加工制備工藝也一直被視為挑戰。目前，業界對薄膜鈮酸鋰的研發還主要集中在3寸、4寸、6寸晶圓的制備及片上微納加工工藝上。
圖1：薄膜鈮酸鋰波導
九峰山實驗室工藝中心基于8寸薄膜鈮酸鋰晶圓，開發與之匹配的深紫外(DUV) 光刻、微納干法刻蝕及薄膜金屬工藝，成功研發出首款8寸硅光薄膜鈮酸鋰晶圓，實現低損耗鈮酸鋰波導、高帶寬電光調制器芯片、高帶寬發射器芯片集成。
此項成果為薄膜鈮酸鋰光電芯片的研制與超大規模光子集成提供了一條極具前景的產業化技術路線，為高性能光通信應用場景提供工藝解決方案。
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基于薄膜鈮酸鋰的大規模光電集成技術引領行業變革
近年來，由于5G通信、大數據、人工智能等行業的強力驅動，光子集成技術得到極大關注。鈮酸鋰以其大透明窗口、低傳輸損耗、良好的光電/壓電/非線性等物理性能以及優良的機械穩定性等被認為是理想的光子集成材料，而單晶薄膜鈮酸鋰則為解決光子集成芯片領域長期存在的低傳輸損耗、高密度集成以及低調制功耗需求提供了至今為止綜合性能最優的解決方案。
隨著調制速率要求的提高，薄膜鈮酸鋰的優勢將更加明顯，給未來的通信技術帶來巨大的潛力。預計2025年后，薄膜鈮酸鋰將逐漸商業化。根據QYResearch調查報告,全球范圍內薄膜鈮酸鋰調制器市場將在2029年達到20.431億美元，在2023到2029年期間復合年均增長率達到41%。未來，隨著基于鈮酸鋰的光源、光調制、光探測等重要器件的實現，鈮酸鋰光子集成芯片有望像硅基集成電路一樣，成為高速率、高容量、低能耗光學信息處理的重要平臺，在光量子計算、大數據中心、人工智能及光傳感激光雷達等領域彰顯其應用價值。
