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        光子集成技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究

        2015-02-28 02:07:00吳冰冰趙文玉張海懿
        電信科學(xué) 2015年1期
        關(guān)鍵詞:單片光子器件

        吳冰冰,趙文玉,張海懿

        (工業(yè)和信息化部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 北京 100191)

        1 引言

        光器件是光通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)與核心,最能夠代表一個(gè)國(guó)家在光通信技術(shù)領(lǐng)域的水平和能力。光子集成(photonic integrated circuits,PIC)是指將多個(gè)光器件集成在一起的技術(shù),相對(duì)于目前廣泛采用的分立元器件,在尺寸、能耗、成本、可靠性等方面擁有巨大優(yōu)勢(shì),是未來(lái)光器件的主流發(fā)展方向[1,2]。近年來(lái),隨著技術(shù)的逐漸積累以及產(chǎn)業(yè)需求的旺盛,PIC進(jìn)入較快發(fā)展時(shí)期,并被譽(yù)為光通信產(chǎn)業(yè)革命在未來(lái)10年中的核心部分和最大貢獻(xiàn)者。本文首先對(duì)PIC的技術(shù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀展開(kāi)研究,在此基礎(chǔ)上分析PIC面臨的主要挑戰(zhàn)和未來(lái)應(yīng)用前景,并探討我國(guó)PIC技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的策略建議。

        2 技術(shù)發(fā)展研究

        2.1 實(shí)現(xiàn)分類

        從不同角度看,PIC有多種分類方式,如圖1所示。根據(jù)集成的元器件是否具有相同功能,PIC可分為水平集成和垂直集成。水平集成是將多個(gè)相同功能的元器件集成在同一襯底上,形成陣列,以實(shí)現(xiàn)小型化;垂直集成是將不同功能的元器件集成在同一襯底上,實(shí)現(xiàn)小型化、低成本、低損耗和高可靠性。從材料選擇上講,水平集成更容易實(shí)現(xiàn)單片集成,隨著器件功能的增多,對(duì)于單一材料的限制越來(lái)越苛刻,垂直集成實(shí)現(xiàn)單片集成的難度越來(lái)越大。

        圖1 光子集成的實(shí)現(xiàn)分類

        根據(jù)集成的元器件是否采用同種材料,PIC可以分為混合集成和單片集成?;旌霞墒菍⑹褂貌煌牧?、不同制作工藝制造出來(lái)的元器件組合安裝在同一襯底上,它的優(yōu)勢(shì)是能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)源光波導(dǎo)與有源器件之間較自由的結(jié)合。然而,不同元器件間需要精密的位置調(diào)整與固定,加之不同材料在光學(xué)、機(jī)械和熱特性等方面存在差異,都將加重封裝的復(fù)雜性和成本,并限制集成規(guī)模[3]。單片集成是經(jīng)過(guò)相同制作工藝,將不同元器件集成在同一襯底上的一體化技術(shù),實(shí)現(xiàn)起來(lái)有較大技術(shù)難度,但具有結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、功耗低、可靠性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì),是PIC的發(fā)展方向。表1對(duì)比了兩種集成形式以及分立器件組合的差異。目前在光通信系統(tǒng)中混合集成和單片集成器件都在使用,前者使用較多,單片集成也已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)。

        表1 混合集成與單片集成的差異對(duì)比

        根據(jù)集成的元器件數(shù)量,光子集成可分為小規(guī)模PIC、中等規(guī)模PIC和大規(guī)模PIC,通常指單片集成的功能元器件數(shù)量在10個(gè)以內(nèi)、10~50個(gè)和超過(guò)50個(gè)[4]。大規(guī)模PIC是未來(lái)主流的發(fā)展方向。

        2.2 材料及制作工藝

        光子集成的材料豐富多樣,主要包括以下幾類:鈮酸鋰(LiNbO3)晶體、聚合物、光學(xué)玻璃、絕緣硅(SOI)、二氧化硅/硅(SiO2/Si)、氮氧化硅/二氧化硅(Si3N4/SiO2)以及Ⅲ-V族化合物半導(dǎo)體。鈮酸鋰晶體具有較好的電光調(diào)制特性,主要應(yīng)用于高速光調(diào)制器,但不能實(shí)現(xiàn)激光激射和探測(cè)。聚合物波導(dǎo)的熱光系數(shù)較高,適合于制備熱光調(diào)制的動(dòng)態(tài)器件,可大幅降低功耗。玻璃波導(dǎo)具有較低的傳輸損耗和與光纖的耦合損耗,成本低廉,是目前平面光波導(dǎo)(PLC)光分路器的主要材料。硅材料和Ⅲ-V族材料對(duì)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模PIC更有優(yōu)勢(shì),圖2總結(jié)了幾種材料的特性以及匹配的光器件[5]。硅材料在電子集成電路中應(yīng)用廣泛,成本低廉、性能穩(wěn)定、工藝成熟,適合規(guī)模化生產(chǎn)。在PIC領(lǐng)域,由于硅是間隙能帶材料,禁帶寬度較大,發(fā)光效率和光電效應(yīng)很弱,目前主要應(yīng)用于無(wú)源器件[6~8],基于硅材料的探測(cè)器、調(diào)制器等有源器件近幾年也取得了一定突破[9~11]。硅有源器件最大的挑戰(zhàn)是制作通信波段的光源,目前尚沒(méi)有確定的技術(shù)路線,Intel等研究機(jī)構(gòu)嘗試采用受激拉曼輻射等方法實(shí)現(xiàn)硅基激光器,但由于受到雙光子吸收誘導(dǎo)自由載流子增加,波導(dǎo)吸收損耗變大,無(wú)法實(shí)現(xiàn)高效的自激放大[12,13]。砷化鎵(GaAs)主要應(yīng)用于850 nm波長(zhǎng)范圍,適用于局域網(wǎng),在長(zhǎng)距離、大容量傳輸系統(tǒng)應(yīng)用中受到限制。磷化銦(InP)是稀有材料,外延片尺寸也小于硅材料,目前普遍采用的InP外延片為2英寸和3英寸,而電子集成電路中硅晶圓直徑已達(dá)到12英寸,Intel、TSMC和Samsung在2012年入股光刻機(jī)廠商ASML,正在聯(lián)合研發(fā)18英寸硅晶圓生產(chǎn)技術(shù)。雖然InP在成本、規(guī)?;a(chǎn)能力方面遜色于硅,但它是目前唯一能夠?qū)崿F(xiàn)通信波長(zhǎng)大規(guī)模單片集成的材料。綜上所述,由于不同的器件功能對(duì)所用材料的性能要求有較大差別,器件的工作機(jī)理和結(jié)構(gòu)也大不相同,在PIC領(lǐng)域尚未找到一種理想的基礎(chǔ)材料,能夠像電子集成電路中采用硅材料那樣眾望所歸。

        圖2 光子集成材料的特性及匹配器件(+為最佳匹配器件)[5]

        在制作工藝方面,鈮酸鋰和玻璃波導(dǎo)主要基于擴(kuò)散、離子交換或質(zhì)子交換工藝。硅材料和Ⅲ-V族化合物半導(dǎo)體主要基于半導(dǎo)體制造工藝。硅材料的制備技術(shù)主要包括:熱氧化和等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝。Ⅲ-V族化合物半導(dǎo)體材料制備技術(shù)主要包括:傳統(tǒng)的氣相外延(VPE)、液相外延(LPE)、分子束外延(MBE)和金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)工藝,其中,MOCVD由于生產(chǎn)設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、可按任意比例控制合成材料、適合規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì),得到學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界的廣泛認(rèn)同。

        2.3 關(guān)鍵技術(shù)

        除了基礎(chǔ)的材料制備技術(shù)之外,PIC的關(guān)鍵技術(shù)還體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

        (1)功能單元微結(jié)構(gòu)制作和波導(dǎo)連接技術(shù)

        將不同材料的功能單元集成到一起或在同一襯底材料上同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種功能單元,一直是PIC技術(shù)的關(guān)鍵和難點(diǎn),涉及很多結(jié)構(gòu)與工藝的兼容性問(wèn)題。PIC設(shè)計(jì)時(shí)也不能拘泥于追求單個(gè)功能單元的具體性能指標(biāo),要力爭(zhēng)整體性能最大化。功能單元的微結(jié)構(gòu)制作技術(shù)主要包括濕法腐蝕和干法刻蝕。此外,不同功能波導(dǎo)間的連接需要具有低損耗和折射率匹配特性,在外延片的不同區(qū)域生長(zhǎng)帶隙不同的半導(dǎo)體材料是PIC的基礎(chǔ)工藝之一。目前,波導(dǎo)連接技術(shù)主要包括波導(dǎo)對(duì)接生長(zhǎng)[14]、選擇區(qū)域生長(zhǎng)[15]和量子阱混雜[16]等。

        (2)硅基光子集成和混合集成技術(shù)

        根據(jù)有源器件的實(shí)現(xiàn)方式,硅基PIC可分為單片集成和混合集成兩種。硅基單片集成通常會(huì)用到硅上鍺材料,例如鍺—硅調(diào)制器和鍺光探測(cè)器[10,11],因而硅上長(zhǎng)鍺是其重要基礎(chǔ)工藝,由于兩者之間存在4%的晶格失配,鍺生長(zhǎng)過(guò)程中容易產(chǎn)生缺陷,進(jìn)而降低器件的性能?;旌霞墒菍⒕哂胁煌δ?、不同材料的芯片,如Ⅲ-V族激光器、調(diào)制器、探測(cè)器,通過(guò)焊接或鍵合技術(shù)在物理上與硅材料組成一個(gè)整體。目前,鍵合技術(shù)主要有晶圓級(jí)鍵合[17]和芯片級(jí)鍵合[18]兩種方式,前者具有大規(guī)模加工和生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì),后者具有成本低、易于操作的優(yōu)點(diǎn),但也存在精度低、難批量生產(chǎn)的限制。

        (3)光電集成電路(OEIC)技術(shù)

        在一枚芯片上同時(shí)集成光和電是業(yè)界追求的終極目標(biāo)。OEIC的技術(shù)要求比PIC更為苛刻,需要在同一襯底材料上對(duì)光、電功能單元同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化,存在著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、前后工序之間的相容性問(wèn)題。OEIC整體上仍處于研究開(kāi)發(fā)階段,目前主要應(yīng)用于集成有源器件及其外部驅(qū)動(dòng)電路。

        3 產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究

        3.1 產(chǎn)業(yè)發(fā)展驅(qū)動(dòng)力

        總體上說(shuō),PIC是為滿足市場(chǎng)對(duì)低功耗、低成本、高密度和高可靠性的需求而出現(xiàn)的,其中,低成本是最根本的驅(qū)動(dòng)力。器件、模塊商通過(guò)PIC可降低封裝、耦合等制造成本;運(yùn)營(yíng)商通過(guò)PIC可降低功耗、機(jī)房占用面積、系統(tǒng)開(kāi)通和升級(jí)難度等運(yùn)維成本。在細(xì)分領(lǐng)域,大容量高帶寬光傳輸、小型化低成本光接入、高密度高帶寬光互聯(lián)是目前PIC產(chǎn)業(yè)最強(qiáng)勁的驅(qū)動(dòng)力。

        (1)大容量、高帶寬光傳輸

        傳統(tǒng)的WDM系統(tǒng)普遍采用分立元器件,隨著網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容,器件的數(shù)量和功耗都大幅提高。PIC能夠在增加WDM系統(tǒng)帶寬的同時(shí),降低單位成本和功耗[19]。在100 Gbit/s領(lǐng)域,Infinera提出的10×10 Gbit/s PIC方案雖未獲得廣泛支持,但已鋒芒初露,掀起業(yè)界的PIC研發(fā)熱潮。隨著速率提升至400 Gbit/s和1 Tbit/s,調(diào)制碼型將更為復(fù)雜,系統(tǒng)對(duì)高集成度、低功耗和低成本的需求更加迫切。縱觀IEEE/ITU-T標(biāo)準(zhǔn)制定、主流設(shè)備商樣機(jī)研制、典型運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)等諸多400 Gbit/s技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài),400 Gbit/s實(shí)現(xiàn)商用的可能性不斷增加,預(yù)計(jì)到2016年左右,市場(chǎng)定位將逐步清晰,屆時(shí)設(shè)備商將會(huì)考慮大量采用PIC技術(shù)。

        (2)低成本、小型化、高可靠性光接入

        目前,用戶終端(ONU)成本占據(jù)FTTH端到端有源設(shè)備成本的90%以上,終端成本過(guò)高將成為FTTH普及部署的一大障礙。PIC可以滿足ONU小型化、低成本、高可靠性的發(fā)展需求,在未來(lái)FTTH部署中發(fā)揮重要作用。同時(shí),基于PLC的光分路器和AWG無(wú)源光器件已普遍應(yīng)用于寬帶接入領(lǐng)域,并有逐步向城域及骨干網(wǎng)延伸的趨勢(shì)。

        (3)高密度、高帶寬光互聯(lián)

        云計(jì)算的發(fā)展極大地促進(jìn)了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)流量的快速增長(zhǎng),板卡間電互聯(lián)面臨帶寬、時(shí)延和功耗等諸多挑戰(zhàn),光互聯(lián)已成為一種極具發(fā)展?jié)摿Φ奶娲桨?。光互?lián)對(duì)尺寸、功耗和成本都非常敏感,正是PIC的用武之地。另一方面,隨著微處理器性能呈指數(shù)增長(zhǎng)以及電子集成電路技術(shù)日益逼近極限,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部通信速度和帶寬落后于處理器芯片運(yùn)算速度的趨勢(shì)不斷擴(kuò)大,芯片的提速需要芯片間和芯片內(nèi)的通信速度大大加快,PIC的應(yīng)用范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大到芯片間和芯片內(nèi)部互連。

        3.2 產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

        PIC的概念最早由貝爾實(shí)驗(yàn)室的Miller S E在1969年提出[20],受制于固有技術(shù)問(wèn)題,PIC商品化的進(jìn)程十分緩慢。概念提出25年后,才出現(xiàn)了只集成無(wú)源器件的小規(guī)模PIC產(chǎn)品。35年后,大規(guī)模PIC才取得重要突破,代表性產(chǎn)品即Infinera的100 Gbit/s光發(fā)射和接收芯片。近幾年,隨著技術(shù)的逐漸積累以及產(chǎn)業(yè)需求的旺盛,PIC產(chǎn)業(yè)才進(jìn)入較快發(fā)展時(shí)期。目前,中小規(guī)模PIC已經(jīng)成熟并取得廣泛商用,常見(jiàn)的產(chǎn)品主要有無(wú)源PIC,如光分路器、AWG、光開(kāi)關(guān)陣列、VOA陣列等以及有源PIC,如激光器與電吸收調(diào)制器集成產(chǎn)品(EML)、激光器與馬赫—曾德?tīng)栒{(diào)制器集成產(chǎn)品、激光器陣列和探測(cè)器陣列等,F(xiàn)inisar、JDSU、NeoPhotonics等業(yè)界主流的光器件廠商均有成熟產(chǎn)品。Infinera是大規(guī)模PIC技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的引領(lǐng)者,其第三代產(chǎn)品已達(dá)到500 Gbit/s的速率,可實(shí)現(xiàn)超過(guò)600個(gè)元器件的單片集成,下一代產(chǎn)品將瞄準(zhǔn)1 Tbit/s[22]。圖3為光子集成發(fā)展歷程。

        在市場(chǎng)方面,北美地區(qū)PIC的需求比例最大,占有全球40%的份額;歐洲地區(qū)位列第二;亞太地區(qū)增長(zhǎng)較快,年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)35%。PIC的參與企業(yè)涵蓋多個(gè)領(lǐng)域,主要包括:Infinera、Alcatel-Lucent、華為、Ciena、Cisco等系統(tǒng)設(shè)備制造商,OneChip Photonics、Enablence、Finisar、JDSU、NeoPhotonics、Avago、Emcore、Oclaro、Luxtera、KAIAM、Aifotec等芯片/器件/模塊制造商以及Mellanox、Intel、IBM等解決方案和綜合服務(wù)提供商。從材料體系上劃分,主流PIC企業(yè)分為InP和Si兩大陣營(yíng),以Infinera和OneChip Photonics為代表的公司力推InP基PIC,并在產(chǎn)品和市場(chǎng)方面取得了較大突破,代表性產(chǎn)品如Infinera和OneChip Photonics分別推出的光發(fā)射/接收芯片。另一方面,以Luxtera、Intel、IBM和Cisco為代表的公司則認(rèn)為Si基PIC最具成本和規(guī)模效益,將光子和微電子技術(shù)融合,可以使全球歷時(shí)數(shù)十年,投入數(shù)千億美元打造的微電子制造基礎(chǔ)設(shè)施及技術(shù)積累投入PIC領(lǐng)域,大幅提高PIC產(chǎn)業(yè)水平。代表性技術(shù)產(chǎn)品如Luxtera公司推出的基于CMOS工藝的AOC芯片,Cisco推出的應(yīng)用于100 Gbit/s客戶側(cè)的CPAK光模塊以及Intel公司致力研發(fā)的混合集成激光器和芯片級(jí)光互聯(lián)技術(shù)。目前硅基PIC的市場(chǎng)規(guī)模較小,主要發(fā)展障礙依然是固有技術(shù)問(wèn)題,且在短期內(nèi)難有實(shí)質(zhì)性的突破。

        圖3 光子集成發(fā)展歷程

        4 發(fā)展挑戰(zhàn)、前景與策略

        PIC在技術(shù)和產(chǎn)業(yè)方面已取得了一定進(jìn)展,但在大規(guī)模生產(chǎn)能力、集成度和規(guī)模商用方面仍然存在很多挑戰(zhàn),與電子集成電路有一定差距。首先,電子集成電路由于功能單元結(jié)構(gòu)一致,制作工藝相同,隨著硅材料工藝和微細(xì)加工技術(shù)的進(jìn)步,發(fā)展速度較快;而PIC各個(gè)功能單元對(duì)材料和結(jié)構(gòu)的要求都不盡相同,缺乏像電子集成電路那樣標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)和制作工藝。其次,PIC產(chǎn)品的一致性要求較高,功能越復(fù)雜要求越苛刻,在生產(chǎn)的重復(fù)性和流程控制方面也無(wú)法與電子集成電路比擬,導(dǎo)致成品率較低且價(jià)格昂貴。另外,PIC與電子集成電路的集成度同比相差106~107倍,電子集成電路技術(shù)在22/20 nm工藝制程之前,基本沿Moore定律預(yù)測(cè)發(fā)展,“特征尺寸”不斷減小,集成規(guī)模急劇增加,價(jià)格同步快速下降,而PIC目前尚無(wú)明確的發(fā)展路線圖或時(shí)間表。最后,PIC目前的規(guī)?;袠I(yè)應(yīng)用不足,高昂的研發(fā)成本和較長(zhǎng)的研發(fā)周期致使進(jìn)入該領(lǐng)域的企業(yè)有限,產(chǎn)業(yè)鏈較為薄弱。

        盡管PIC目前仍處于初級(jí)發(fā)展階段,但其成為光器件的主流發(fā)展趨勢(shì)已成必然,近幾年的發(fā)展速度亦有目共睹。隨著基礎(chǔ)材料制備、器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、核心制作工藝等核心關(guān)鍵技術(shù)的突破,加之產(chǎn)業(yè)需求的急劇升溫,特別是光互聯(lián)、超100 Gbit/s高速傳輸系統(tǒng)和FTTH接入終端對(duì)小尺寸、低功耗和低成本的強(qiáng)勁驅(qū)動(dòng),PIC在未來(lái)幾年將迎來(lái)更快的發(fā)展,集成度和大規(guī)模生產(chǎn)能力逐步提升,成本不斷下降,產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)一步完善,并引發(fā)光器件、系統(tǒng)設(shè)備,乃至網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用的重大變革。

        硅光子是近年來(lái)光通信學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界研究的熱點(diǎn),硅基PIC目前主要應(yīng)用于無(wú)源光器件,有源器件仍然以混合集成為主,全硅單片集成的實(shí)現(xiàn)尚需時(shí)日。目前硅基PIC主要面向數(shù)據(jù)中心的短距離互聯(lián),在長(zhǎng)距高速應(yīng)用中,將會(huì)遇到波長(zhǎng)穩(wěn)定性等技術(shù)挑戰(zhàn)。近期來(lái)看,硅基PIC將成為光子集成領(lǐng)域不可缺少的一部分,但取得顛覆性突破的可能性不大。InP材料雖然在成本、規(guī)模化生產(chǎn)能力方面遜色于硅,但它是目前唯一能夠?qū)崿F(xiàn)通信波長(zhǎng)大規(guī)模單片集成的材料,在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi),特別是在長(zhǎng)距高速傳送領(lǐng)域,將具有旺盛的生命力。

        目前,全球多個(gè)國(guó)家都在對(duì)PIC進(jìn)行大力投入,成果較為突出的研究機(jī)構(gòu)集中在歐洲、美國(guó)和日本。在我國(guó),PIC也得到了越來(lái)越多的重視,相繼獲得多項(xiàng)國(guó)家重大科研計(jì)劃的支持,在基礎(chǔ)理論方面取得了一定進(jìn)展。然而,受技術(shù)水平和工藝條件的限制,國(guó)內(nèi)的研發(fā)主體主要集中在中科院半導(dǎo)體所、微電子所、光迅、華為、成都馬爾斯、上海圭光等少數(shù)研究機(jī)構(gòu)和企業(yè),技術(shù)研究與實(shí)用化方面與國(guó)外存在較大差距。長(zhǎng)期以來(lái),光器件一直是我國(guó)光通信產(chǎn)業(yè)的短板,核心、高端產(chǎn)品依賴進(jìn)口,是亟待解決的戰(zhàn)略性和基礎(chǔ)性問(wèn)題。光子集成是光器件,乃至整個(gè)光通信產(chǎn)業(yè)革命的核心部分,我國(guó)應(yīng)抓住這一技術(shù)產(chǎn)業(yè)變革契機(jī),布局人才儲(chǔ)備,注重基礎(chǔ)工藝積累,推進(jìn)PIC核心技術(shù)的研發(fā)與突破。一方面,從國(guó)家層面應(yīng)對(duì)PIC予以積極扶植和大力投入,提供良好的政策環(huán)境;另一方面,企業(yè)等研發(fā)主體也應(yīng)積極拓展融資渠道,形成發(fā)展合力,強(qiáng)壯PIC產(chǎn)業(yè)群體,從而大幅提升我國(guó)光器件國(guó)產(chǎn)化水平和自主創(chuàng)新能力。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        光子集成是未來(lái)光器件的主流發(fā)展方向,經(jīng)過(guò)多年積累已取得較大進(jìn)展,很多產(chǎn)品被成功開(kāi)發(fā)并應(yīng)用,近幾年進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。本文首先從技術(shù)和產(chǎn)業(yè)兩個(gè)層面對(duì)PIC展開(kāi)全面研究。在技術(shù)層面,總結(jié)并比較了PIC的不同分類方式;對(duì)PIC的材料特性、制作工藝以及每種材料適合制備的光器件種類進(jìn)行了探討;分析了PIC的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)。在產(chǎn)業(yè)層面,討論了PIC的產(chǎn)業(yè)發(fā)展驅(qū)動(dòng)力,重點(diǎn)介紹PIC在傳送網(wǎng)、接入網(wǎng)和光互聯(lián)領(lǐng)域的迫切需求。其次,從產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程、產(chǎn)品種類、市場(chǎng)應(yīng)用和主要參與企業(yè)等多個(gè)角度梳理了PIC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。最后,分析了PIC目前面臨的主要挑戰(zhàn)和未來(lái)應(yīng)用前景,并探討我國(guó)PIC技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的策略建議。

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