近日，上海交大無錫光子芯片研究院（CHIPX）傳來振奮人心的消息，該研究院在國內率先實現了光子芯片中試線的重大突破。這一里程碑式的成就標志著我國首片6英寸薄膜鈮酸鋰光子芯片晶圓成功下線，并且該晶圓所搭載的調制器芯片在超低損耗與超高帶寬方面達到了國際領先水平。
光量子芯片，作為光量子計算技術的核心組件，其產業化進程對于我國量子信息領域的自主可控發展具有深遠意義。然而，長期以來，由于關鍵工藝技術平臺的缺失，我國光量子技術面臨實驗室成果難以轉化為大規模生產的挑戰。CHIPX此次的成功，無疑為這一困境提供了破局之策。
為了克服這一技術瓶頸，CHIPX自2022年12月起著手建設國內首條光子芯片中試線，并于2024年9月正式投入使用。這條中試線集研發、設計、加工與應用于一體，為光子芯片的量產化奠定了堅實基礎。如今，首片晶圓的成功下線，標志著中試線已具備量產能力，項目建設取得了顯著進展。
薄膜鈮酸鋰作為一種高性能的光電材料，以其超快的電光效應、高帶寬和低功耗等特性，在5G通信、量子計算等領域展現出巨大潛力。然而，由于其材料脆性較大，大尺寸晶圓的制備工藝難度極高，特別是在量產化過程中實現納米級加工精度、薄膜沉積均勻性和刻蝕速率一致性等方面，一直是行業內的重大挑戰。CHIPX工藝團隊依托自主建設的中試線，引進了110多臺國際頂級CMOS工藝設備，構建了覆蓋從光刻到封裝的全閉環工藝鏈。
通過創新性的技術研發，CHIPX團隊成功打通了從光刻圖形化到封裝測試的全制程工藝，實現了晶圓級光子芯片集成工藝的重大突破。團隊利用深紫外光刻與薄膜刻蝕技術，在6英寸鈮酸鋰晶圓上實現了110nm的高精度波導刻蝕，并通過步進式光刻技術完成了高均一性、納米級波導與復雜高性能電極結構的跨尺度集成，達到了國際頂尖制程水平。
在材料-器件協同設計方面，CHIPX團隊在保證高集成度的前提下，實現了芯片性能的跨越式提升。其調制帶寬突破了110GHz，插入損耗低于3.5dB，波導損耗僅為0.2dB/cm，調制效率高達1.9 V·cm。這些關鍵指標的全面領先，標志著我國在光子芯片技術方面取得了重大進展。
中試平臺作為連接創新與產業的橋梁，對于推動光子芯片技術的產業化具有重要意義。CHIPX依托中試平臺及年產12000片晶圓的量產能力，將為產業合作伙伴提供低成本、快速迭代和規模化量產的解決方案。同時，研究院還積極打造開放共享的服務生態，賦能產業發展。
為了進一步提升光子芯片設計的標準化水平，CHIPX近期將發布包含高性能薄膜鈮酸鋰調制器芯片核心工藝參數與器件模型的PDK工藝設計包。該PDK集成了多種基礎元件模型和多物理場協同仿真模塊，旨在構建一套標準化的光子芯片設計體系，為行業內的設計者提供強有力的支持。
CHIPX的成功不僅標志著我國在光子芯片技術方面取得了重大突破，更為我國在全球量子科技競爭中搶占制高點奠定了堅實基礎。未來，隨著中試線的不斷拓展和完善，CHIPX有望成為全球最大的光子芯片產業基地，為推動我國乃至全球的量子信息產業發展作出重要貢獻。
