里程碑式突破!陆科学家成功点亮晶片内雷射 加速摆脱对外技术依赖

AI 浪潮席捲全球,持续提升算力成为考验各国基建设施和半导体公司的重要课题,而在同一时间,全球首个 5A 级智算中心近日在上海诞生,中国科学家也在硅光子学晶片、最大容量新型记忆体晶片上取得重大突破。

《南华早报》报导,湖北九峰山实验室在硅光子领域取得里程碑式突破性进展,宣布成功点亮集成到硅基晶元内部的镭射光源,这也是该项技术在中国首次成功实现,突破了晶片之间大数据传输的物理瓶颈。

九峰山实验室的成果採用了自研的异质集成技术,经过複杂的工艺过程,在 8 寸 SOI 晶圆内部成功完成磷化铟镭射器的工艺集成。这一技术被业内称为「晶圆出光」,它通过使用传输性能更好的光信号替代电信号进行传输,颠覆传统的晶片之间信号数据传输方式,解决当前晶片之间电信号已接近物理极限的问题。

随着 AI 大模型开发和应用、自动驾驶、远端医疗、低延时远端通讯等领域对算力的需求不断增加,传统在单个晶圆上增加晶体管密度的方法已越来越难以满足需求。因此,业界将多个晶粒封装在同一块基板上,以提升晶体管数量,但这也带来单个封装单元中晶粒越多,它们之间的互连就越多,数据传输距离也就越长,因此传统的电互连技术迫切需要演进升级。

硅光子学在数据中心等领域中扮演着举足轻重的角色,尤其在高频宽和高能效的数据传输方面。随着 AI、云端计算和物联网设备的普及,对于高效数据处理的需求也与日俱增。

在这种情况下,光子积体电路 (PICs) 可在降低功耗的同时,保持对于更高数据传输速率的需求。硅光子学晶圆利用基于镭射的 I/O 处理器,在 AI、高性能计算(HPC)、CPU/GPU 晶片、AI 晶片等领域将起到革新性推动作用。

报导指出,业界目前对硅光全整合平台开发,最难的挑战在于对硅光晶片的「心脏」,即能高效率发光的硅基片上光源的开发和整合上。相较于传统的分立封装外置光源和 FC 微组装光源,九峰山实验室片上光源技术能有效解决传统硅光晶片耦合效率不够高、对準调节时间长、对準精度不够好的工艺问题,突破了製作成本高、尺寸大、难以大规模集成等量产瓶颈。

基于硅基光电子集成的片上光互连,被认为是在后摩尔时代突破积体电路技术发展所面临的功耗、带宽和延时等瓶颈的理想方案。

此外,新存科技(武汉)有限责任公司 (下称新存科技)近日也宣布,该公司自主研发的国产首款最大容量新型三维记忆体晶片 NM101 成功问世。

据悉,NM101 可为中国的数据中心、云端计算厂商等提供大容量、高密度、高频宽、低延时的新型记忆体解决方案。

NM101 为新存科技与华中科技大学长期以来开展深度「产学研」合作的成果。华中科技大学积体电路学院院长缪向水认为,该晶片的推出大幅降低中国对国外记忆体技术的依赖,加速了国产新型记忆体产业化进程,有助于中国数位基建的升级。

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