Cyfweliad Gyda Zhang Xiaoguang O Brifysgol Pyst A Thelathrebu Beijing: Hanes A Dyfodol Sglodion Ffotonig

Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, gyda thwf cyflym traffig byd-eang, mae'r Rhyngrwyd, deallusrwydd artiffisial a senarios cymhwyso cyfrifiadura cwmwl yn parhau i gynyddu, fel un o dueddiadau'r dyfodol mewn cyfathrebu cyflym, mae sglodion ffotonig hefyd wedi cyflwyno cyfnod euraidd o ddatblygiad. Fel ei gylched "rhagflaenydd", mae'r cylched optegol hefyd yn y miniaturization, lleihau pŵer a gofynion cost isel yr alwad am integreiddio, daeth sglodion optegol integredig (PIC) i fodolaeth, ac mae wedi dod yn rhan bwysig o'r diwydiant cyfathrebu modern. ni ellir ei anwybyddu. Er mwyn egluro ymhellach sefyllfa a dyfodol y dechnoleg integredig, cafodd Wikipedia sgwrs wyneb yn wyneb â'r Athro Zhang Xiaoguang o Ysgol Peirianneg Electronig, Prifysgol Swyddi a Thelathrebu Beijing (BUPT), gan drafod y gorffennol a'r presennol. bywyd sglodion ffotonig.
Ar ddechrau'r sgwrs, daeth yr Athro Zhang Xiaoguang yn iawn i'r pwynt, "Mae technoleg integreiddio sglodion bellach yn aeddfed iawn, ac fe'i defnyddir yn eang mewn amrywiol ddyfeisiau electronig, megis ffonau symudol, cyfrifiaduron, dyfeisiau cartref craff, ac ati, i gyd yn defnyddio technoleg integreiddio sglodion. Fodd bynnag, mae diffygion o hyd mewn technoleg integreiddio sglodion Tsieina, ac mae sglodion optegol integredig yn un o'r anawsterau."

Mae sglodion optegol integredig yn gylched swyddogaethol a ffurfiwyd gan ficrosglodyn sy'n cynnwys dwy neu fwy o gydrannau ffotonig, a dyna pam yr enw sglodion ffotonig. Mae gan y sglodyn ffotonig fanteision cyfochrogedd cyflym a defnydd pŵer isel, ac mae ei gyflymder cyfrifo a'i gyfradd drosglwyddo fil gwaith yn fwy na sglodion electronig, tra bod ei ddefnydd pŵer yn ddim ond un naw deg milfed o sglodion electronig, a mae ei ofynion strwythurol hefyd yn is, yn gyffredinol ar y lefel can-nanometer, gan leihau'r ddibyniaeth ar brosesau uwch, ac fe'i hystyrir yn dechnoleg sylfaenol fwyaf addas ar gyfer datrys tagfa datblygiad pŵer rhifyddeg.
O ran egwyddor gweithio, mae sglodion ffotonig yn defnyddio ffotonau i drosglwyddo, synhwyro, prosesu a chyflwyno gwybodaeth. Defnyddir Waveguides i reoli a chyfarwyddo'r golau, a thrwy adlewyrchiad mewnol llwyr, mae sglodion ffotonig yn debyg i wifrau a ddefnyddir i drawsyrru signalau trydanol. Mae ffynhonnell laser yn darparu'r golau sydd ei angen i yrru'r cydrannau, yn debyg i switsh mewn cylched. Trwy gysylltiadau tonnau, gellir integreiddio a ffugio cydrannau lluosog ar un swbstrad, gan greu datrysiadau cadarn a miniaturedig. Gall cydrannau mewn cylchedau ffotonig fod yn oddefol ac yn weithredol, gyda chydrannau goddefol yn cynnwys switshis ac amlblecwyr a chydrannau gweithredol gan gynnwys synwyryddion a laserau.
O'i gymharu â sglodion electronig, mae anhawster integreiddio sglodion ffotonig yn bennaf oherwydd eu natur arwahanol. O safbwynt gweithgynhyrchu, nid yw gweithgynhyrchu sglodion integredig ffotonig yn beth hawdd. Mae gan ddyfeisiau ffotonig strwythur tri dimensiwn, sy'n llawer mwy cymhleth na strwythur dau ddimensiwn yr integreiddio lled-ddargludyddion. Er mwyn integreiddio laserau, synwyryddion, modulatyddion a dyfeisiau eraill i'r sglodyn, mae angen adneuo ac ysgythru dro ar ôl tro ar haenau dielectrig aml-ffilm denau o wahanol ddeunyddiau, megis ffosffid indium, sy'n gofyn llawer iawn am yr offer a'r gofynion prosesau.
“Fodd bynnag, rwy’n dal yn hyderus ynglŷn â goresgyn yr anawsterau hyn yn ddomestig.” Dywedodd yr Athro Zhang Xiaoguang, "Mae yna duedd eisoes tuag at integreiddio sy'n seiliedig ar silicon yn y diwydiant, gan fod y math hwn o integreiddio system eisoes yn gymharol aeddfed, ac mae ymchwil domestig ar sglodion optegol silicon wedi'i gydamseru yn y bôn â'r byd. Ond sut i defnyddio silicon fel y swbstrad o gydrannau optegol a gwireddu'r dechnoleg gynhyrchu màs, mae yna lawer o anawsterau o hyd yn y tu mewn, ac erbyn hyn mae angen i rai o'r dyfeisiau sy'n perfformio'n well yn ein proses arbrofol ddibynnu ar fewnforion o hyd."
Ym marn yr Athro Zhang Xiaoguang, mae'r diwydiant sglodion rhyngwladol wedi'i ddatblygu ers degawdau. Dechreuodd Ewrop, yr Unol Daleithiau, Japan a gwledydd eraill yn y diwydiant sglodion optegol yn gynharach, gan arwain technoleg. Mae'r Unol Daleithiau wedi hen sefydlu'r "Sefydliad Cenedlaethol ar gyfer Arloesedd Gweithgynhyrchu Integredig Ffotonig" i greu llwyfan ar gyfer datblygu a pharatoi dyfeisiau integredig ffotonig; yr Undeb Ewropeaidd i weithredu'r rhaglen "Horizon 2020", gan ganolbwyntio ar ddefnyddio prosiectau ymchwil integreiddio optoelectroneg; Japan i weithredu'r "Rhaglen Ymchwil a Datblygu Uwch", y "Rhaglen Ymchwil a Datblygu Uwch". Gweithrediad Japan o'r "Rhaglen Ymchwil a Datblygu Uwch", defnyddio prosiectau datblygu technoleg system ymasiad optoelectroneg. Mae gan gwmnïau sglodion optegol tramor fantais symudwr cyntaf, trwy grynhoi technolegau craidd a phrosesau cynhyrchu, ac yn raddol sylweddoli dolen gaeedig y diwydiant, i sefydlu rhwystrau diwydiant uchel.
Yn gyffredinol, mae gan weithgynhyrchwyr sglodion optegol domestig y galluoedd prosesu pen ôl yn ogystal ag epitacsi wafferi, nid yw technoleg epitaxial craidd sglodion optegol yn aeddfed, wafer epitaxial pen uchel i gaffael planhigion epitaxial rhyngwladol, gan gyfyngu ar ddatblygiad sglodion optegol pen uchel. Gall sglodion laser, er enghraifft, Tsieina raddfa gynhyrchu màs o 10G a'r sglodion laser cyfradd isel a chanolig canlynol, ond sglodion laser 25G dim ond nifer fach o werthwyr i wireddu'r llwyth swp, cyfradd 25G neu fwy o sglodion laser y rhan fwyaf o'r gwerthwyr yw dal yn y cam ymchwil a datblygu neu gynhyrchu treial ar raddfa fach.
Ar adeg dechrau hwyr blaenorol technoleg ddomestig, mae'r ymchwil integreiddio sglodion domestig yn fwy i sefyll yn uchder y canlyniadau ymchwil parod o wledydd tramor i ddatblygu ac arloesi, gyda'r newidiadau yn y ffurf ryngwladol y domestig uchel -tech diwydiant ym maes technoleg wedi derbyn cyfyngiadau mwy a mwy, ond hefyd yn gwneud mwy o bobl yn sylweddoli pwysigrwydd technolegol hunan-ddibyniaeth. Lansiodd Tsieina y "sglodyn integredig ffotonig ar raddfa fawr" mor gynnar â 2016, prosiectau gwyddonol a thechnolegol peilot strategol yr Academi Gwyddorau Tsieineaidd, gan hyrwyddo datblygiad egnïol arloesi annibynnol domestig.
"Fodd bynnag, y peth pwysicaf i'r wlad gyflawni datblygiadau diwydiannol go iawn yw adeiladu'r system," pwysleisiodd yr Athro Zhang Xiaoguang ar ddiwedd y sgwrs, "o safbwynt y cynhyrchiad gwirioneddol, y pwysicaf cam i gyflawni hunan-ddibyniaeth yw sefydlu'r system ddiwydiannol gyffredinol, yn arbennig, ffurfio set gyflawn o lif y broses, os gellir deall yr egwyddor yn y lle cyntaf, yna mae angen sefydlu'r system Os yn y gall egwyddor achos pawb fynd drwodd, oherwydd ni all y broses anaeddfed warantu cynnyrch y cynnyrch, dim ond ar bapur y mae arloesi annibynnol yn dal i fod."