日前，全球首片8寸硅光薄膜鈮酸鋰光電集成晶圓在武漢光谷九峰山實驗室下線。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(fā)功能，為目前全球硅基化合物光電集成最先進(jìn)技術(shù)。

該項成果可實現(xiàn)超低損耗、超高帶寬的高端光芯片規(guī)模制造，為目前全球綜合性能最優(yōu)的光電集成芯片。此項成果由九峰山實驗室聯(lián)合重要產(chǎn)業(yè)合作伙伴開發(fā)，將盡快實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)商用。

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(lǐng)域均發(fā)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?yán)щy，鈮酸鋰微納加工制備工藝也一直被視為挑戰(zhàn)。目前，業(yè)界對薄膜鈮酸鋰的研發(fā)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。

九峰山實驗室工藝中心基于8寸薄膜鈮酸鋰晶圓，開發(fā)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(fā)出首款8寸硅光薄膜鈮酸鋰晶圓，實現(xiàn)低損耗鈮酸鋰波導(dǎo)、高帶寬電光調(diào)制器芯片、高帶寬發(fā)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(guī)模光子集成提供了一條極具前景的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)路線，為高性能光通信應(yīng)用場景提供工藝解決方案。

近年來，由于5G通信、大數(shù)據(jù)、人工智能等行業(yè)的強力驅(qū)動，光子集成技術(shù)得到極大關(guān)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(yōu)良的機械穩(wěn)定性等被認(rèn)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(lǐng)域長期存在的低傳輸損耗、高密度集成以及低調(diào)制功耗需求提供了至今為止綜合性能最優(yōu)的解決方案。

隨著調(diào)制速率要求的提高，薄膜鈮酸鋰的優(yōu)勢將更加明顯，給未來的通信技術(shù)帶來巨大的潛力。預(yù)計2025年后，薄膜鈮酸鋰將逐漸商業(yè)化。根據(jù)QYResearch調(diào)查報告，全球范圍內(nèi)薄膜鈮酸鋰調(diào)制器市場將在2029年達(dá)到20.431億美元，在2023到2029年期間復(fù)合年均增長率達(dá)到41%。

未來，隨著基于鈮酸鋰的光源、光調(diào)制、光探測等重要器件的實現(xiàn)，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(xué)信息處理的重要平臺，在光量子計算、大數(shù)據(jù)中心、人工智能及光傳感激光雷達(dá)等領(lǐng)域彰顯其應(yīng)用價值。