中国科学院院士杨德仁：网络发展需要硅基光电子 中国已接近国际先进水平

5月17日消息（赵婷婷）5月17日，2024年世界电信和信息社会日大会在浙江省宁波市召开，本次大会主题是“数字创新赋能新型工业化”。在今天上午的开幕式上，中国科学院院士杨德仁分享了关于硅基光电子发光材料和器件的进展。

杨德仁表示，集成电路是通信和信息的基础，发展特征是线宽不断降低。从以前的180纳米到现在的45纳米、10纳米、7纳米，但是也遇到了一些新的挑战，包括特征尺寸有物理限制，当到3纳米、1纳米很难继续下去，另外电互联信号延迟、带宽受限，而且功耗密度不断上升。

“三年前在nature上有一篇文章，说摩尔定律已死，我们走入了后摩尔时代，如何发展集成电路和信息？”有两个方向：一是more and more Moore，二是More than Moore，一方面线宽不断降低，另一方面多元化、集成化，把集成电路和光电子集成起来，称之为硅基光电子或者硅基集成。

杨德仁强调，网络发展需要硅基集成。“由于硅基光电子有着重大的优势，在通讯数据中心，自动驾驶都有重大的应用背景和前景。美国、日本、德国，所有西方发达国家都投入了巨资进行研究，特别是美国前几年还专门成立了一个研究院做硅基光电子，英特尔累计投入超过40亿美元来从事硅基光电子工作。“

同时，硅基光电子已经形成了初步的产业，包括世界主要企业，国内腾讯、百度、阿里都在其中，而且材料光电子也形成了一个产业链。硅光光模块已经大规模应用在数据中心内，英特尔硅光模块出货量达到500万只，2026年预计硅光光模块占市场的30%-50%以上，硅基光电子已经成为蓬勃发展、即将爆发的新产业。但是在硅基光电子上包括光源、波导、调试、探测、集成一系列程序，最难的是硅的光源，到现在才解决了一半，问题在哪儿？

杨德仁指出，硅基光电子的光源一方面要发出激光在硅材料上，另一方面也要在集成电路兼容。但硅是间接半导体，由于物理性能的限制，硅不能发光，或者说发光效率极低，硅基光电子发光就成为一个世界的难题。

在这个难题上，全世界做了多样化的探索。到目前为止，室温电致发光效率太低，室温电泵激光还没有实现，难点在于如何实现硅上和集成电路的发光。

而利用集成电路的工艺导致发光，全世界都没有解决。但在这方面我国已做了很多探索，例如20年前由浙江大学举办了国内第一届硅基光电子材料与器件研讨会，已经连续举办了17届。目前中国的硅基光电子已经接近国际先进水平。在硅基的激光器上，也走入了世界先进水平，但还没有走入产业化。

演讲最后，他表示，硅基光电子是未来信息技术的重要方向之一，而硅基片间互连光源可以用键合技术，但硅芯片上光互连用光源依然是瓶颈，硅基量子点、硅基Ge/GeSn、硅基稀土发光是重要途径，但依然等待突破。“这需要全世界同仁的共同努力，可能在未来五年十年当中，我们真正能够解决硅基光电子上的光源问题。”

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