【进展】大规模单片集成高速光互连研究方面取得新进展;
来源:集微网 23 小时前

1.中国科学院半导体所在大规模单片集成高速光互连研究方面取得新进展;

2.东南大学集成电路学院科研团队最新研究成果!

3.热烈祝贺东南大学电子学院1980级张盛东教授荣获SID Fellow;



1.中国科学院半导体所在大规模单片集成高速光互连研究方面取得新进展;

近年来,人工智能、万物互联、大数据等领域取得重大进展,带动全球数据流量呈现指数级增长,并对高性能的互连能力提出迫切需求。硅基光电集成作为光与电深度融合的革新性技术,是实现互连技术向高带宽、低延迟、高能效和轻量化方向跨越发展的重要途径。例如,在高性能分布式计算系统中,硅基光I/O是突破传统电I/O限制,满足CPU、GPU矩阵间高速互连需求的有效方法。然而,目前硅基光电集成还面临结构复杂、成本高、难以大规模制备等问题,单片集成还需突破高效发光、损耗抑制等瓶颈,导致现有公开报道中尚未见能够有效解决上述问题的技术方面。

近期,半导体所固态光电信息技术实验室杨涛和杨晓光研究员团队在大规模单片集成高速光互连方面取得新进展。团队提出在硅基外延量子点平台上开展可自由定义的单元器件和功能模块制备,并实现大规模硅基单片集成光互联的创新策略。在CMOS兼容硅衬底上外延出含8层InAs/GaAs量子点结构的晶圆,同时制备用于信号发射与接收的直调激光器、波导型光电探测器及集成互联结构。高速带宽信号测试表明激光器和探测器的最大3-dB带宽分别为4.5 GHz和2.02 GHz。NRZ编码信号测试表明,激光器的直调速率可达12.5 Gbit/s,探测器的数据接收能力为5 Gbit/s。在此基础上,基于自由空间光耦合集成结构实现了高速信号互连,速率可达1.01 GHz。

该研究成果以Large-Scale Monolithically-Integrated High-Speed Interconnect Chips via Direct Growth of InAs/GaAs Quantum Dot Lasers and Photodetectors on Si(001)为题,发表于《激光与光子学评论》(Laser & Photonics Reviews),半导体所博士生王胜林为第一作者,杨晓光研究员和杨涛研究员为通讯作者,陆丹研究员在器件测试上提供了重要支持。该研究得到国家自然科学基金重点项目(62334007,62035012)等资助。

图1 具备丰富功能的大规模硅基片上集成量子点光互联系统

图2 硅基片上集成量子点激光器与探测器互联结构示意图

图3 硅基光互连测试结果。激光器的输出曲线及探测器响应到的光电流曲线,激光器尺寸分别为(a) 3×1000 µm2和(b) 3×600 µm2。(c) 激光器注入电流为 80 mA时,探测器在不同负偏压下的频率响应。(d) 在不同的激光器注入电流和探测器偏压条件下,硅基光互连系统的3-dB带宽测试



2.东南大学集成电路学院科研团队最新研究成果!

东南大学集成电路学院卢海洲教授与吉林大学纪文宇教授团队,北京交通大学唐爱伟教授,复旦大学杨迎国教授等合作在《自然》(Nature 2026,doi.org/10.1038/s41586-026-10134-1)杂志上发表了题为“有序三维/二维异质结助力高效钙钛矿电致发光Maximizing perovskite electroluminescence with ordered 3D/2D heterojunction”的突破性研究进展。卢海洲为文章共同通讯作者,东南大学集成电路学院为共同通讯单位。论文报道了通过底界面化学配位调控获得有序3D/2D堆叠的钙钛矿异质结发光薄膜,获得了最高42.9%的发光效率(认证效率42.3%),为高效钙钛矿显示技术奠定了重要的理论基础。

近年来,钙钛矿LED因其高色纯度、高效率、低成本以及可溶液加工等优势,已成为重要的下一代照明与显示技术的竞争者。但相比于OLED超过40%的发光效率,钙钛矿LED的发光性能还较落后,主要是因为载流子传输受限以及界面非辐射复合严重等因素,严重制约了器件的性能。如何利用二维钙钛矿平衡载流子传输以及抑制非辐射复合,制备高效的钙钛矿LED成为了研究的热点以及难点。

图1. 钙钛矿LED原理以及发光性能图

文章报道了利用富含羟基的PEIE分子,在衬底表面构建活性位点,诱导钙钛矿层一步生长得到有序的3D/2D堆叠的钙钛矿异质结。表面2D钙钛矿层平衡了载流子注入,保护了3D钙钛矿发光中心,从而大幅减少了非辐射复合。此外,表面自发形成的褶皱状形貌进一步提升了出光效率,最终获得钙钛矿薄膜的外量子效率97%,器件的电致发光效率首次突破40%。该研究为钙钛矿LED的进一步发展提供了新思路与策略。

卢海洲工作于东南大学集成电路学院,钙钛矿光伏与集成光电子研究院,研究方向为高性能钙钛矿光电器件,旨在结合先进封装技术推动钙钛矿的产业化研究。截至目前,相关成果已在Nature、Science等国际权威期刊上发表。



3.热烈祝贺东南大学电子学院1980级张盛东教授荣获SID Fellow;

SID Fellow

经国际信息显示学会(Society for Information Display, SID)荣誉奖项委员会评审和董事会决议,东南大学电子学院1980级张盛东教授被授予SID Fellow,表彰张盛东教授在为先进显示和柔性电子的TFT集成电路开发做出了杰出贡献,并在金属氧化物TFT技术和量子点LED显示方面进行了开创性的创新。

SID Fellow是SID理事会根据SID荣誉奖项委员会的推荐授予极少数信息显示领域最杰出专家学者的荣誉称号 (当选人数不超过 SID当年会员总数的 0.1%,全球范围内每年约5-6位获选) ,获得这一荣誉者是全球范围内在信息显示领域被广泛公认的、为信息显示技术的发展进步做出卓越贡献的科学家。

张盛东

张盛东,东南大学电子学院1980级,本硕均就读于电子工程系,博士毕业于北京大学。曾任北京大学深圳研究生院信息工程学院教授、副院长、执行院长等。是我国薄膜晶体管(TFT)和三维集成电路研究领域的开拓者之一。在TFT器件、工艺、物理和电路上有深入和系统的研究,特别是在显示面板TFT集成电路研究方面有多项成果和专利在我国多家企业的产品中得到量产应用,并产生显著经济效益。曾2次获深圳市技术发明一等奖和教育部高等学校优秀成果奖(一等奖)。被TCL授予“卓越灯塔奖”,以及被华为授予“卓越贡献-成就产业”勋章。已出版学术专著2部,发表学术论文600余篇,获授权发明专利200余件。在深圳工作期间创办了“信息显示技术”专业方向,为我国显示产业培养了一批优秀人才。

国际信息显示学会(The Society for Information Display,简称 SID)成立于 1962 年,总部设在美国硅谷的圣荷塞,是显示领域极具权威性的全球型专业学术和技术组织 。其宗旨是促进信息显示科技和信息显示产业及其相关学科的发展,目前全球已有 33 个分会。学会的会员由显示行业顶尖科学家、工程师、企业研发和高级管理人员等构成,包括苹果、Intel、Google、三星、LG、Sony、Meta、BOE、TCL等国际知名企业会员,全球近 7000 名显示领域精英会员。每年 5-6 月举办的 “显示周(Display Week)” 是全球规模最大的显示盛会和专业展览会,涵盖 Micro LED、OLED 等 17 个信息显示领域。学会还出版《信息显示杂志》《国际信息显示学会期刊》以及年度会议论文摘要集等,董事会会颁发多个奖项,以表彰在显示领域有杰出成就和重大贡献的人士。

国际信息显示学会中国区(SID China)是国际信息显示学会(SID)在美国之外成立的唯一海外运营实体,于2018年在中国深圳注册,2022年在上海黄浦区成立了SID China上海创新中心。SID China会员超2000人,是全球最大分会,旨在促进显示技术和产业发展,积极推动国际交流与合作,通过组织中国代表团参加SID总部年度显示周等活动,助力中国显示产业融入全球发展格局;还通过举办国际显示技术大会(ICDT),为行业搭建起学术交流、技术展示与产业合作的重要平台,参会规模超千人,已成功在多地举办多届,在国际上影响巨大。同时,SID China还通过培训学校培养专业人才,利用创新社区推动技术发展,促进显示技术研发成果转化为实际生产,致力于打造中国显示行业最好的科技服务组织,推动中国显示产业不断迈向新高度。


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