未來之“芯”—南郵教授首創同質集成光電子芯片

    在當今電子信息時代，處理器與存儲器之間通過金屬納米線連接，信息通過電子得以傳輸。“這樣的傳輸方式會產生較強的熱效應，速率和容量都會因此受到限制，不容易做到同一片芯片（同質集成）。”王永進解釋說，事實上，“同質集成”是芯片界的一個難題。長期以來，光發射、傳輸、調制和接收器件等分屬不同的研究領域，很少有人將它們聯系起來研發，能否在處理器與存儲器之間實現光互聯？

    目前，國內的硅基芯片在高端硬件設計和制造方面與國際頂尖水平存在差距，在原始技術創新上，美國擁有“卡脖子”式的優勢。“關鍵技術、制備工藝、芯片設計都是別人的，簡單的追趕和跟蹤不可能帶來超越。”王永進無奈地打了個比方。那么在芯片領域，我國只能受制于人嗎？王永進以及他的團隊在芯片領域，讓我們看到了另一種可能。

    在實驗中，王永進發現量子阱二極管發光譜和探測響應譜出現重疊區。根據這一發現，王永進研發出全雙工可見光通信芯片、光互聯芯片、類腦芯片、物聯網芯片等不同種類的芯片，證明“量子阱二極管光發射和光探測共存”的物理現象的普遍存在。

    此次，王永進與諾貝爾物理學獎得主天野浩教授共同開展面向紫外波段的同質集成光子芯片的研究，基于硅襯底氮化物晶圓，將多個量子阱二極管器件制備在同一塊芯片上，通過波導互聯形成芯片內通信系統，并利用機械剝離技術，首次獲得了微米級厚的可轉移同質集成紫外光電子芯片。

    同質集成光電子芯片將會給我們的日常生活帶來怎樣的變化？

    全新的物理認知帶來全新的可能，王永進說：“未來5到10年，我們或許會迎來光電子信息時代，物理認識的突破加上獨特的制備工藝，將會讓中國在光子信息時代占據更多主動，這將是由中國掌握核心技術的時代。”

    只要一塊小小的紫外光電子芯片，就可以完成水凈化消毒、檢測、通信等一系列復雜程序；手機里僅需要安裝一塊集能源、傳感、照明和通信于一體的同質集成光電子芯片，就能實現自充電、感知和通信等功能，再也不需要攜帶充電器、充電寶了。

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