我院科研团队在信息技术领域取得重大进展,成功开发出一种新型光学“硅”材料及与之配套的芯片技术。这一突破性成果有望为下一代高速、低能耗的信息处理与通信系统奠定核心基础,标志着我国在光电子集成与先进芯片技术领域迈出了关键一步。
传统电子芯片依赖于电子作为信息载体,但随着数据处理需求呈指数级增长,其面临的功耗、发热与带宽瓶颈日益凸显。而光芯片利用光子传输信息,具有高速、大带宽、低延迟和抗电磁干扰等先天优势。光芯片的大规模集成一直受制于高效、紧凑的光学基础材料与器件。我院团队此次开发的新型光学“硅”,并非指传统半导体硅材料,而是一种创新设计的、具有特殊光子学特性的复合纳米结构材料。它能够像硅在电子集成电路中扮演基础角色一样,在光芯片中作为高效导光、调光和发光的基础平台。
该材料的核心突破在于其极高的光约束能力和可调谐的光学性质。通过精密的纳米级结构设计,研究人员实现了对光传播路径、模式、相位及强度的精确操控,损耗显著低于现有方案。基于此光学“硅”,团队进一步开发了与之高度集成的芯片制造工艺,成功制备出包含光波导、调制器、探测器等核心功能单元的原型芯片。测试表明,该芯片在数据传输速率、能效比和集成密度等关键指标上均展现出卓越性能,为未来实现片上光互联、光子计算和高速光通信提供了可行的技术路径。
此项技术的开发,不仅涉及材料科学的创新,更涵盖了从器件物理、微纳加工到系统集成的全链条技术攻关。它有望首先应用于数据中心、超级计算中心等对算力与能效要求极高的场景,缓解“功耗墙”和“带宽墙”问题。长远来看,该技术或将推动传感、成像、人工智能乃至量子信息处理等多个领域的变革。
当前,全球围绕下一代信息技术的竞争日趋激烈,光芯片技术是公认的战略高地。我院科学家的这一成果,体现了我国在前沿基础研究与关键核心技术攻关方面的坚实实力。团队表示,后续将致力于进一步提升该技术的成熟度、稳定性和规模化生产能力,并与产业界紧密合作,加速其从实验室走向实际应用,为我国在全球信息技术竞争中赢得先机贡献力量。