في الوقت الحاضر ، أصبحت المنافسة بين العلم والتكنولوجيا شرسة بشكل متزايد ، وتتغير تقنية الرقائق التي تجذب أكبر قدر من الاهتمام مع مرور كل يوم. قبل أنباء انتشار شريحة 2 نانومتر من آي بي إم&، أعلن TSMC وشركاؤه عن اختراق في الرقائق التي تقل عن 1 نانومتر. من المعتقد على نطاق واسع أن البشر يقتربون من الحدود النظرية للرقائق الإلكترونية.
تتميز شريحة السيليكون الضوئية بخصائص سرعة الحوسبة العالية ، وانخفاض استهلاك الطاقة وتأخير الوقت المنخفض ، وليس من الضروري متابعة الحد من الحد من حجم العملية. في عملية التصنيع ، ليس من الضروري أن تكون صارمًا مثل الرقاقة الإلكترونية ، ولكن يجب استخدام آلة الطباعة الحجرية فائقة الدقة (EUV).
لذلك ، هل يمكن لرقائق ضوء السيليكون اختراق"؛ السقف"؛ من قانون مور&# 39 ؛ افتح&مثل جديد&مثل ؛؟
لا تزال هناك معوقات فنية يجب التغلب عليها
& مثل ؛ تم اقتراح مفهوم فوتونات السيليكون لفترة طويلة ، ولكن ليس من السهل صنع شرائح السيليكون الضوئية.&مثل ؛ قال لي بيجانغ ، الأستاذ والمشرف على الدكتوراه في جامعة بكين للبريد والاتصالات السلكية واللاسلكية ، لـ Science and Technology Daily أنه في وقت مبكر من التسعينيات ، بدأ ممارسو تكنولوجيا المعلومات في البحث عن خليفة لصناعة رقائق أشباه الموصلات التقليدية ، وكانت الحوسبة الضوئية ذات يوم تعتبر التكنولوجيا المستقبلية الواعدة." ؛ نظرًا لأسباب فنية ، حتى بداية القرن الحادي والعشرين ، كانت المؤسسات والمؤسسات الأكاديمية بقيادة Intel و IBM تتصدر تطوير تقنية نقل الإشارات الضوئية لرقائق السيليكون ، على أمل استبدال دائرة البيانات بين الرقائق بالرقائق الضوئية طريق.&مثل ؛ قال لي بيغانغ.
أخبر Li Peigang المراسلين أن تقنية تصنيع شرائح السيليكون الضوئية تعتمد على السيليكون ومواد الركيزة السيليكونية ، واستخدام عملية أشباه الموصلات المعدنية بأكسيد المعادن (CMOS) لتطوير الجهاز البصري وتقنية التكامل ، والتي تجمع بين خصائص النطاق الواسع للغاية ، Ultra- تصنيع عالي الدقة لتكنولوجيا الدوائر المتكاملة ومزايا السرعة الفائقة واستهلاك الطاقة المنخفض للغاية للتكنولوجيا الضوئية. إنه مكمل لتقنية تصنيع رقاقة أشباه الموصلات الحالية.
قال لى بيجانغ ان الصين تولى اهتماما كبيرا بتنمية صناعة رقائق السيليكون الضوئية. ولكن في البداية ، يتم إعطاء الأولوية لضوء رقائق السيليكون المحلي مع التصميم ، وتكون ورقة التدفق رئيسية أو في الخارج ، وإعداد الرقائق ، والدورة الطويلة ، والتكلفة العالية ، وتقييد تطوير تكنولوجيا الضوئيات السيليكونية في الصين ،&مثل ؛ والحد من تطوير تكنولوجيا الرقائق الصينية في الخارج ، واعتمدت سلسلة من التدابير ، وقد تسبب تطوير شركات رقائق السليكون الخفيفة في الصين في تأثير خطير.&مثل ؛
قال لي بيجانج للصحفيين إن تطوير التكنولوجيا البصرية للسيليكون يمكن تقسيمه إلى ثلاث مراحل: أولاً ، الأجهزة القائمة على السيليكون تحل محل المكونات المنفصلة تدريجياً ، مع السيليكون لجعل الأجهزة الأساسية للاتصال البصري ، لتحقيق توحيد العملية ؛ ثانيًا ، تتطور تقنية التكامل من تكامل الاقتران إلى التكامل الأحادي ، وتحقيق التكامل الجزئي ، ودمج هذه الأجهزة في شرائح مختلفة من خلال مجموعة من الأجهزة المختلفة تمامًا مثل مكعبات Lego. ثالثا: تكامل تقنية الإلكترونيات الضوئية لتحقيق التكامل الكامل للإلكترونيات الضوئية. دمج كل من الضوء والكهرباء لتحقيق وظائف أكثر تعقيدًا.&مثل ؛ نحن الآن في المرحلة الثانية من تكنولوجيا السيليكون البصري.&مثل ؛ قال لي بيغانغ.
في رأيه ، على الرغم من نضوج تكنولوجيا السيليكون البصري وأن رقائق السيليكون البصري على وشك الدخول في مرحلة الاستخدام التجاري على نطاق واسع ، لا تزال هناك اختناقات تقنية يجب التغلب عليها ، مثل أدوات التصميم غير القياسية ، والمتطلبات العالية لعملية اقتران السيليكون البصري ، والتحديات التقنية مثل اختبار وقطع الرقاقة الأوتوماتيكية.
يعتقد Li Peigang أن الصين حققت اختراقات تكنولوجية في البحث والتطوير لرقائق السيليكون الضوئية ، ولكن في جانب التصنيع ، لا تزال هناك بعض المشاكل في تكنولوجيا تصنيع رقائق السيليكون الضوئية المحلية ، بما في ذلك التصميم الهيكلي وعملية التصنيع وتغليف الجهاز ودعم التطبيقات ، وما إلى ذلك ، والتي تحتاج إلى التطوير والنضج.&مثل ؛ بالإضافة إلى التكنولوجيا نفسها ، سيتأثر تصنيع رقائق السيليكون الضوئية أيضًا بعوامل شاملة مثل المواد والتكنولوجيا والمعدات والبرمجيات والمواهب وبيئة السوق. لذلك ، بالإضافة إلى الاستثمار في البحث والتطوير التكنولوجي ، من المهم أيضًا تكوين بيئة صناعية جيدة ، وبناء منصات وتحسين البيئة ، وزيادة التعاون بين المنبع والمصب للسلسلة الصناعية لتطوير رقائق السيليكون الضوئية.&مثل ؛ قال لي بيغانغ.
تتطور رقائق السيليكون الضوئية بسرعة في الصين
في 28 نوفمبر 2017 ، وافقت وزارة الصناعة وتكنولوجيا المعلومات رسميًا على إنشاء مركز ابتكار الإلكترونيات الضوئية للمعلومات الوطنية في ووهان. يشارك المركز بشكل مشترك من قبل العديد من المؤسسات المحلية ومؤسسات البحث والتطوير مثل Optoelectronics Technology و Fiberhome Communication و Hengtong Optoelectronics وما إلى ذلك ، حيث يجمع أكثر من 60 ٪ من موارد الابتكار في مجال الإلكترونيات الضوئية للمعلومات في الصين. تحمل المهمة الاستراتيجية لحل&"البحث والتطوير التعاوني للتكنولوجيات الرئيسية والعامة&مثل ؛ و&"تحقيق التسويق التجاري الأول&مثل ؛ في الصين&# 39 ؛ صناعة تصنيع الإلكترونيات الضوئية المعلومات ، ونحن نسعى جاهدين لحل حالة&مثل ؛ نقص الأساسية&مثل ؛ في الإلكترونيات الضوئية المعلومات.
في عام 2017 ، أدرجت حكومة بلدية شنغهاي ضوئيات السيليكون كأحد المشاريع البلدية الكبرى الأولى ، واستثمرت مبلغًا كبيرًا من الأموال لتخطيط r&؛ d وإنتاج رقائق التوصيل البيني الضوئية القائمة على السيليكون ، بهدف بناء الكل سلسلة صناعة رقائق السيليكون الضوئية ، وإتقان التقنيات الأساسية الرئيسية ، والسماح للمؤسسات المحلية بالتخلص من الاعتماد على الموردين الأجانب.
في أكتوبر 2018 ، تم تسجيل وتأسيس United Microelectronics Center Co.، LTD. ، وهي مؤسسة بحث وتطوير دولية وطنية جديدة أنشأتها حكومة بلدية تشونغتشينغ ، في تشونغتشينغ باستثمارات أولية تزيد عن 10 مليارات يوان.
أصدرت وزارة الصناعة وتكنولوجيا المعلومات في نهاية عام 2017&مثل ؛ خارطة طريق تطوير تكنولوجيا صناعة الأجهزة الإلكترونية الضوئية الصينية (2018-2022)&مثل ؛ أشار إلى أن المعدل الحالي لتوطين الرقاقة الضوئية عالية السرعة يبلغ حوالي 3٪ فقط ، ومتطلبات 2022 معدل توطين رقاقة إلكترونية ضوئية منخفضة النهاية أكثر من 60٪ ، واختراق معدل توطين رقاقة إلكترونية ضوئية متطور بنسبة 20٪.
بدعم السياسات ، تتطور رقائق السيليكون الضوئية بسرعة في الصين. في يناير 2018 ، تم إنشاء أول منصة لتكنولوجيا فوتونات السليكون في الصين&# 39 ؛ في شنغهاي ، مما أدى إلى تضييق الفجوة بين الصين والدول الأجنبية في المعالجة والتصنيع.
في 29 أغسطس 2018 ، أعلنت شركة Sinotech أن الصين&# 39 ؛ أول إعلان تجاري&مثل ؛ شريحة جهاز إرسال واستقبال بصري من السيليكون 100G&مثل ؛ رسميًا في الإنتاج.
في سبتمبر 2019 ، أدرك United Microelectronics Center LLC توصيل منصة تكنولوجيا الإلكترونيات الضوئية القائمة على السيليكون مقاس 8 بوصات. في غضون بضعة أشهر فقط ، وصلت عملية السيليكون الضوئية المطورة ذاتيًا إلى مستوى جيد جدًا ، وأصدرت رسميًا&مثل ؛ 180nm مجموعة كاملة من عملية بصرية السيليكون PDK&مثل ؛ إلى العالم ، مما يشير إلى أن الشركة لديها القدرة على تصنيع العمليات المستقلة في مجال الإلكترونيات الضوئية القائمة على السيليكون ، وبدأت في تقديم خدمات تدفق شرائح السيليكون الضوئية للعالم.
على المستوى الوطني ، ظهرت سياسات مواتية تدعم تكنولوجيا السيليكون الضوئية ، كما دخلت الحكومات المحلية مجلس الإدارة. طرحت شنغهاي صراحةً تطوير شريحة الفوتون مع الجهاز ، والضوئيات السليكونية ذات الاختراق الرئيسي ، وجهاز الاتصال البصري ، وأبحاث وتطوير شرائح الفوتون ، وتطبيق جيل جديد من الأجهزة الضوئية ، مثل التكنولوجيا المعيارية للأجهزة الضوئية ، القائمة على CMOS تكنولوجيا الضوئيات السيليكونية ، تقنية تكامل الرقائق ، أبحاث تكنولوجيا تغليف الوحدة الكهروضوئية لإجراء البحث الرئيسي. اتخذت مقاطعة هوبي وبلدية تشونغتشينغ وسوتشو وحكومات أخرى رقائق السيليكون الضوئية كصناعة رئيسية لتطويرها خلال فترة الخطة الخمسية الرابعة عشرة.&مثل ؛ من الصعب رؤية اختلافات جوهرية في التخطيط بين المناطق المختلفة بناءً على خططهم.&مثل ؛ سنطور صناعة شرائح السيليكون الضوئية من خلال تقديم شركات جديدة بنشاط والاستفادة من أساس صناعة الرقائق الموجود لدينا.&مثل ؛ قال لي بيغانغ.
سيعمل الضوء والكهرباء معًا من أجل مستقبل يربح فيه الجميع
أصبحت تقنية السيليكون الضوئية الهدف التالي للصناعة بسبب خصائصها العديدة. مع النضج المستمر لتكنولوجيا التصنيع وتحسين البيئة الصناعية ، تستعد الصين&صناعة شرائح السيليكون الضوئية للتطور.
وفقًا لخطة تطوير Intel&لصناعة الضوئيات السيليكونية ، فإن صناعة الوحدات الضوئية للسيليكون لديها
دخلت فترة من التطور السريع. في عام 2022 ، ستتجاوز تقنية فوتونات السيليكون الوحدات الضوئية التقليدية من حيث سرعة الذروة في الثانية ، واستهلاك الطاقة والتكلفة. من المتوقع أن ينمو سوق الوحدات الضوئية للسيليكون بنسبة 40٪ ويصل إلى 3.9 مليار دولار بحلول عام 2024 ، وهو ما يمثل 21٪ من إجمالي حجم السوق بحلول ذلك الوقت.
& مثل ؛ في الوقت الحالي ، يوجد الضوء والكهرباء على مسارين&# 39 ؛ لكل منهما سيناريو تطبيق خاص به. في الحوسبة المنطقية ، الاتجاه المستقبلي هو التكامل الإلكتروني البصري ، وسوف تستغرق الحوسبة الضوئية وقتًا طويلاً لتحقيقها.&مثل ؛ قال لى Peigang أنه على الرغم من أن الدوائر الضوئية المتكاملة لا تزال في المرحلة الأولى من التنمية ، إلا أنها أصبحت الاتجاه السائد لتطوير الأجهزة البصرية أصبح لا مفر منه.
& مثل ؛ بشكل عام ، يمكن للرقائق الضوئية الآن أن تحل محل الرقائق الإلكترونية فقط في مجالات الحوسبة الفردية والإرسال.&مثل ؛ قال Li Peigang أنه على الرغم من أن الاثنين متشابهان في عملية وتعقيد عملية التصنيع ، فإن متطلبات بنية الرقاقة الضوئية ليست صارمة مثل الرقائق الإلكترونية ، بشكل عام 100 نانومتر ،&مثل ؛ هذا يقلل بشكل كبير من الاعتماد على التكنولوجيا المتقدمة ، إلى حد معين للتخفيف من عنق الزجاجة الحالي لتطوير الرقائق.&مثل ؛
& مثل ؛ يتمتع الضوء بميزة الضوء ، والكهرباء لها ميزة الكهرباء.&مثل ؛&# 39 ؛ في بعض سيناريوهات التطبيق ، هناك منافسة ، ولكن في أغلب الأحيان ،&# 39 ؛ هي علاقة مربحة للجانبين ،&# 39 ؛ قال السيد لي.
& مثل ؛ تقنية شرائح السيليكون الضوئية ليست ناضجة مثل تقنية الرقائق الإلكترونية ، لذلك هناك العديد من العوامل غير المعروفة ، يجب أن يكون المستقبل رابطًا جيدًا بين الاثنين.&مثل ؛ يعتقد Li Peigang أن الدوائر الإلكترونية المتكاملة والدوائر الضوئية المتكاملة مكملة لبعضها البعض.&مثل ؛ في المستقبل ، يمكننا الاستفادة الكاملة من مزايا الدوائر الضوئية المتكاملة&# 39 ؛ نقل عالي السرعة ودوائر إلكترونية متكاملة&# 39 ؛ متعدد الوظائف وذكي ، ويعمل بشكل أفضل على&# 39 الجديد ؛ المسار&# 39 ؛.&مثل ؛ قال لي بيغانغ.