《高速低功耗硅光子集成芯片关键技术与应用》项目申报2019年度国家科学技术奖项目公示
按照国家科技奖励工作办公室《关于2019年度国家科学技术奖提名工作的通知》（国科奖字〔2018〕41号）的有关规定，现将《高速低功耗硅光子集成芯片关键技术与应用》 项目予以公示。公示日期为 2019年1月6日-2019年1月13日。
任何单位和个人若对拟提名项目有异议，可在公示期内以书面形式向中国科学院上海微系统与信息技术研究所提出。异议应当签署真实姓名或加盖单位公章，并注明联系方式，否则不予受理。
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附件：拟提名2019年度国家科学技术奖项目公示内容
中国科学院上海微系统与信息技术研究所
2019年1月6日
技术发明奖公示内容
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项目名称： |
高速低功耗硅光子集成芯片关键技术与应用 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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提名单位： |
上海市 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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提名等级： |
二等 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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项目简介： |
立项背景： 硅光子学通过实现微电子与光电子的融合，以光子取代电子实现大规模光子集成，成为解决集成电路持续发展遇到的速率和功耗两大瓶颈难题的理想方案，是发展高端CPU、高性能计算机和高速光通信的下一代关键技术。硅光子学的难题是器件尺寸大和高密度集成困难，无法与晶体管尺寸相匹配。本项目针对以上难题，突破了衍射极限理论并发展了大规模光子集成的原理和方法、提出了解决光子集成中串扰难题的全硅光隔离新器件、深入研究材料发光机理并实现硅基片上光源，取得了一系列重要成果，并且打破国外在X光安检探测芯片领域的垄断，实现了产业应用。 发明点： 1、提出微纳尺度亚波长共振光子操控新机理，建立了硅基片上大规模光电集成的方法。自主开发出硅光子材料、工艺和结构相互匹配的关键技术，与标准CMOS集成，首次实现了集成320个器件的任意波形发生芯片，是当时世界上集成度最高的硅光子芯片（Nature Commun. 2015,美国专利US 7369714），同期美国贝尔实验室只集成了72个器件（J. Opt. Commun. Netw. 2015）。提出新型亚波长共振结构体系，突破光学衍射极限，首次发现并实验证实了零曲率半径光束弯折，为未来更高密度的光子集成提供了新原理（Phy. Rev. Lett. 2011，Nano Lett. 2015）。 2、针对大规模光子集成芯片需求，发展了光电和热光相互作用模型，发现了光隔离和光电转换新机理，在此基础上（1）发明了非互易性传播比高达28dB的光隔离功能，解决了长久以来困扰光学界的非互易传播难题（Science 2012）；（2）开发并实现了高达0.45V.cm高效率调制器(J. Lightwave Technol. 2013)、（3）创纪录的0.06dB超低损耗分光器（IEEE Photon. J. 2012）等一系列硅光子核心器件，经查询对比上述硅光子核心器件达到世界领先水平。 3.发明了硅基GaAs外延生长激光器和ZnO基材料的发光器件，为硅基片上光源的发展奠定了坚实基础。通过双原子台阶抑制外延生长的反相畴，解决了Si/Ge/GaAs热膨胀和晶格失配问题，首次实现硅基外延量子点激光器，最大输出功率达到100mW（Appl. Phys. Lett. 2009）。研究了ZnO薄膜结构与光电特性的内在机理，为片上发光提供了关键机理支持，3篇主要论文他引达到898次。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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客观评价： |
（1）项目组关于微波光子集成的研究工作，加拿大McGill大学L. R. Chen教授在其综述中大篇幅地作为微波光子的重要进展着重介绍，并配以图片说明。 （2）关于超低损耗MMI分光器，器件损耗达到0.06dB，是迄今损耗最低的MMI器件，被英国Bristol大学M. Thompson教授在Nature Photonics论文中作为MMI器件的标杆引用。 （3）关于ZnO的工作,美国加州大学圣巴巴拉分校的A. Heeger教授在其Advanced Materials（Adv. Mater. 2011, 23:1679）论文中独段引用，作为其研究论证的重要学术支撑。 （4）关于倏逝波敏感探测新原理的工作，被法国国家科学研究院（CNRS）Battesti教授在其综述文章（Reports on Progress in Physics 2013, 76: 016401）独段介绍。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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应用情况： |
在本项目的执行阶段，开发了可量产的8寸工艺平台，每月2000片量产能力，建立了可对外服务的PDK（工艺设计套件），授权上海微技术工业研究院对外提供硅光子工艺流片服务。美国UCLA、中国华为等世界知名大学和公司在上述工艺平台，把公司的设计导入，做量产芯片。 项目组利用自主发明的创新器件结构与工艺技术，成功研制了硅基探测技术，用于光的传感与探测。针对硅光子器件与工艺申请了36项专利，其21个专利已授权，其中13项以每件32万授权企业使用，光学传感产品系列（SF-XD-16H与SF-XD-16L）的订单累积已超过1亿元，今年大面积推广，销售额预计超过1亿。这款产品已经在中国替代国外公司的产品，中国市场占有率过半，自主产品显现出了很好的社会和经济效益。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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主要知识产权和标准规范目录： |
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主要完成人情况： |
1、甘甫烷 2、武爱民 3、李伟 4、祁明浩 5、狄增峰 6、王曦 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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完成人合作关系说明： |
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