Intervista Ma' Zhang Xiaoguang Ta 'Beijing University of Posts and Telecommunications: The Plight And Future of Photonic Chips

F'dawn l-aħħar snin, bit-tkabbir mgħaġġel tat-traffiku globali, l-Internet, l-intelliġenza artifiċjali u x-xenarji ta 'applikazzjoni tal-cloud computing ikomplu jiżdiedu, bħala waħda mix-xejriet futuri fil-komunikazzjoni b'veloċità għolja, iċ-ċipep fotoniċi wkoll wasslu għal perjodu tad-deheb ta' żvilupp. Bħaċ-ċirkwit "predeċessur" tiegħu, iċ-ċirkwit ottiku huwa wkoll fil-minjaturizzazzjoni, tnaqqis tal-enerġija u rekwiżiti ta 'spiża baxxa tas-sejħa għall-integrazzjoni, ċippa ottika integrata (PIC) daħal fis-seħħ, u sar parti importanti mill-industrija moderna tal-komunikazzjoni ma jistgħux jiġu injorati. Sabiex tkompli tiċċara l-predikazzjoni u l-futur tat-teknoloġija integrata, il-Wikipedija kellha konverżazzjoni wiċċ imb wiċċ mal-Prof. Zhang Xiaoguang mill-Iskola tal-Inġinerija Elettronika, l-Università tal-Posti u t-Telekomunikazzjoni ta 'Beijing (BUPT), iddiskutiet il-passat u l-preżent. ħajja ta 'ċipep fotoniċi.
Fil-bidu tal-konverżazzjoni, il-Prof. Zhang Xiaoguang wasal dritt għall-punt, "It-teknoloġija ta 'integrazzjoni taċ-ċippa issa hija matura ħafna, u tintuża ħafna f'diversi apparati elettroniċi, bħal mowbajls, kompjuters, apparat tad-dar intelliġenti, eċċ, kollha bl-użu tat-teknoloġija tal-integrazzjoni taċ-ċippa. Madankollu, għad hemm nuqqasijiet fit-teknoloġija tal-integrazzjoni taċ-ċippa taċ-Ċina, u ċ-ċipep ottiċi integrati huma waħda mid-diffikultajiet."

Ċippa ottika integrata hija ċirkwit funzjonali ffurmat minn mikroċipp li fih żewġ komponenti fotoniċi jew aktar, għalhekk l-isem ta 'ċippa fotonika. Iċ-ċippa fotonika għandha l-vantaġġi ta 'paralleliżmu b'veloċità għolja u konsum baxx ta' enerġija, u l-veloċità tal-kalkolu u r-rata ta 'trażmissjoni tagħha huma elf darba dik taċ-ċipep elettroniċi, filwaqt li l-konsum tal-enerġija tiegħu huwa biss wieħed u disgħin elf minn dak taċ-ċipep elettroniċi, u ir-rekwiżiti strutturali tiegħu huma wkoll aktar baxxi, ġeneralment fil-livell ta 'mitt nanometru, u b'hekk titnaqqas id-dipendenza fuq proċessi avvanzati, u hija meqjusa bħala l-aktar teknoloġija sottostanti adattata biex issolvi l-konġestjoni tal-iżvilupp tal-qawwa aritmetika.
F'termini ta 'prinċipju ta' ħidma, iċ-ċipep fotoniċi jutilizzaw fotoni biex jittrasmettu, iħossu, jipproċessaw u jwasslu l-informazzjoni. Waveguides huma utilizzati biex jikkontrollaw u jidderieġu d-dawl, u permezz ta 'riflessjoni interna totali, ċipep fotoniċi huma komparabbli ma' wajers użati biex jittrasmettu sinjali elettriċi. Sors tal-lejżer jipprovdi d-dawl meħtieġ biex issuq il-komponenti, simili għal swiċċ f'ċirkwit. Permezz ta 'konnessjonijiet ta' waveguide, komponenti multipli jistgħu jiġu integrati u fabbrikati fuq sottostrat wieħed, u joħolqu soluzzjonijiet robusti u minjaturizzati. Komponenti f'ċirkwiti fotoniċi jistgħu jkunu passivi u attivi, b'komponenti passivi inklużi swiċċijiet u multiplexers u komponenti attivi inklużi ditekters u lejżers.
Meta mqabbel maċ-ċipep elettroniċi, id-diffikultà li jiġu integrati ċipep fotoniċi hija prinċipalment minħabba n-natura diskreta tagħhom. Mil-lat tal-manifattura, il-manifattura taċ-ċippa integrata fotonika mhix ħaġa faċli. L-apparati fotoniċi għandhom struttura tridimensjonali, ħafna aktar kumplessa mill-istruttura bidimensjonali tal-integrazzjoni tas-semikondutturi. Biex jiġu integrati lejżers, ditekters, modulaturi u apparati oħra fiċ-ċippa, huwa meħtieġ li ripetutament jiġu depożitati u nċiżi fuq saffi multipli dielettriċi ta 'film irqiq ta' materjali differenti, bħal fosfid ta 'l-indju, li huwa impenjattiv ħafna għat-tagħmir u r-rekwiżiti tal-proċess.
"Madankollu, għadni kunfidenti li negħleb dawn id-diffikultajiet domestikament." Il-Prof. Zhang Xiaoguang qal, "Diġà hemm tendenza lejn integrazzjoni bbażata fuq is-silikon fl-industrija, peress li din it-tip ta 'integrazzjoni tas-sistema hija diġà relattivament matura, u r-riċerka domestika dwar iċ-ċipep ottiċi tas-silikon kienet bażikament sinkronizzata mad-dinja. Imma kif għandek uża silikon bħala s-sottostrat ta 'komponenti ottiċi u tirrealizza l-produzzjoni tal-massa tat-teknoloġija, għad hemm ħafna diffikultajiet fil-ġewwa, u issa xi wħud mill-apparati li jaħdmu aħjar fil-proċess sperimentali tagħna għad iridu jiddependu fuq l-importazzjonijiet."
Fl-opinjoni tal-Prof. Zhang Xiaoguang, l-industrija taċ-ċippa internazzjonali ġiet żviluppata għal għexieren ta 'snin. L-Ewropa, l-Istati Uniti, il-Ġappun u pajjiżi oħra fl-industrija taċ-ċippa ottika bdew aktar kmieni, teknoloġija ewlenija. L-Istati Uniti ilha stabbilixxiet l-"Istitut Nazzjonali għall-Innovazzjoni tal-Manifattura Integrata Fotonika" biex toħloq pjattaforma għall-iżvilupp u t-tħejjija ta 'apparati integrati fotoniċi; l-Unjoni Ewropea biex timplimenta l-programm "Orizzont 2020", li jiffoka fuq l-iskjerament ta 'proġetti ta' riċerka ta 'integrazzjoni optoelettronika; Il-Ġappun biex jimplimenta l-"Programm ta' Riċerka u Żvilupp Avvanzata", il-"Programm ta' Riċerka u Żvilupp Avvanzat". L-implimentazzjoni tal-Ġappun tal-"Programm Avvanzat ta 'Riċerka u Żvilupp", l-iskjerament ta' proġetti ta 'żvilupp tat-teknoloġija tas-sistema ta' fużjoni optoelettronika. Kumpaniji barranin taċ-ċippa ottika għandhom vantaġġ ta 'l-ewwel li jimxu, permezz ta' l-akkumulazzjoni ta 'teknoloġiji ewlenin u proċessi ta' produzzjoni, u gradwalment jirrealizzaw l-industrija ċirku magħluq, biex jistabbilixxu ostakoli għolja għall-industrija.
Manifatturi domestiċi taċ-ċippa ottika ġeneralment għandhom il-kapaċitajiet ta 'proċessar back-end minbarra l-epitassija tal-wejfer, it-teknoloġija epitassjali tal-qalba taċ-ċippa ottika mhix matura, wejfer epitassjali ta' livell għoli għal akkwist ta 'pjanti epitassjali internazzjonali, li jillimita l-iżvilupp ta' ċippa ottika high-end. Ċippa tal-lejżer, per eżempju, iċ-Ċina tista 'skala produzzjoni tal-massa ta' 10G u ċ-ċippa tal-lejżer b'rata baxxa u medja li ġejja, iżda ċippa tal-lejżer 25G biss numru żgħir ta 'bejjiegħa biex tirrealizza l-konsenja tal-lott, ċippa tal-laser b'rata ta' 25G jew aktar ħafna mill-bejjiegħa huma għadu fl-R & Ż jew stadju ta 'produzzjoni ta' prova fuq skala żgħira.
Fiż-żmien tal-bidu tard preċedenti tat-teknoloġija domestika, ir-riċerka tal-integrazzjoni taċ-ċippa domestika hija aktar li toqgħod fl-għoli tar-riżultati tar-riċerka lesti ta 'pajjiżi barranin biex jiżviluppaw u jinnovaw, bil-bidliet fil-forma internazzjonali tal-għoli domestiku -industrija tat-teknoloġija fil-qasam tat-teknoloġija rċeviet aktar u aktar restrizzjonijiet, iżda wkoll tagħmel aktar nies jirrealizzaw l-importanza ta 'l-awtodipendenza teknoloġika. Iċ-Ċina nediet iċ-"ċippa integrata fotonika fuq skala kbira" sa mill-2016, l-Akkademja Ċiniża tax-Xjenzi pilota strateġika proġetti speċjali xjentifiċi u teknoloġiċi, tippromwovi l-iżvilupp qawwi ta 'innovazzjoni domestika indipendenti.
"Madankollu, l-aktar ħaġa importanti għall-pajjiż biex jikseb skoperti industrijali reali tinsab fil-kostruzzjoni tas-sistema," enfasizza l-Prof. Zhang Xiaoguang fl-aħħar tat-taħdita, "mill-perspettiva tal-produzzjoni attwali, l-aktar importanti pass biex tinkiseb awto-dipendenza huwa li tiġi stabbilita s-sistema industrijali ġenerali, b'mod partikolari, il-formazzjoni ta 'sett komplut ta' fluss ta 'proċess, jekk il-prinċipju jista' jinftiehem fl-ewwel lok, allura huwa meħtieġ li tiġi stabbilita s-sistema.Jekk fil- prinċipju tal-każ ta 'kulħadd jista' jgħaddi, minħabba l-proċess immatur ma jistax jiggarantixxi r-rendiment tal-prodott, l-innovazzjoni indipendenti għadha biss fuq il-karta."