近日，上海交大无锡光子芯片研究院（CHIPX）传来振奋人心的消息，该研究院在国内率先实现了光子芯片中试线的重大突破。这一里程碑式的成就标志着我国首片6英寸薄膜铌酸锂光子芯片晶圆成功下线，并且该晶圆所搭载的调制器芯片在超低损耗与超高带宽方面达到了国际领先水平。
光量子芯片，作为光量子计算技术的核心组件，其产业化进程对于我国量子信息领域的自主可控发展具有深远意义。然而，长期以来，由于关键工艺技术平台的缺失，我国光量子技术面临实验室成果难以转化为大规模生产的挑战。CHIPX此次的成功，无疑为这一困境提供了破局之策。
为了克服这一技术瓶颈，CHIPX自2022年12月起着手建设国内首条光子芯片中试线，并于2024年9月正式投入使用。这条中试线集研发、设计、加工与应用于一体，为光子芯片的量产化奠定了坚实基础。如今，首片晶圆的成功下线，标志着中试线已具备量产能力，项目建设取得了显著进展。
薄膜铌酸锂作为一种高性能的光电材料，以其超快的电光效应、高带宽和低功耗等特性，在5G通信、量子计算等领域展现出巨大潜力。然而，由于其材料脆性较大，大尺寸晶圆的制备工艺难度极高，特别是在量产化过程中实现纳米级加工精度、薄膜沉积均匀性和刻蚀速率一致性等方面，一直是行业内的重大挑战。CHIPX工艺团队依托自主建设的中试线，引进了110多台国际顶级CMOS工艺设备，构建了覆盖从光刻到封装的全闭环工艺链。
通过创新性的技术研发，CHIPX团队成功打通了从光刻图形化到封装测试的全制程工艺，实现了晶圆级光子芯片集成工艺的重大突破。团队利用深紫外光刻与薄膜刻蚀技术，在6英寸铌酸锂晶圆上实现了110nm的高精度波导刻蚀，并通过步进式光刻技术完成了高均一性、纳米级波导与复杂高性能电极结构的跨尺度集成，达到了国际顶尖制程水平。
在材料-器件协同设计方面，CHIPX团队在保证高集成度的前提下，实现了芯片性能的跨越式提升。其调制带宽突破了110GHz，插入损耗低于3.5dB，波导损耗仅为0.2dB/cm，调制效率高达1.9 V·cm。这些关键指标的全面领先，标志着我国在光子芯片技术方面取得了重大进展。
中试平台作为连接创新与产业的桥梁，对于推动光子芯片技术的产业化具有重要意义。CHIPX依托中试平台及年产12000片晶圆的量产能力，将为产业合作伙伴提供低成本、快速迭代和规模化量产的解决方案。同时，研究院还积极打造开放共享的服务生态，赋能产业发展。
为了进一步提升光子芯片设计的标准化水平，CHIPX近期将发布包含高性能薄膜铌酸锂调制器芯片核心工艺参数与器件模型的PDK工艺设计包。该PDK集成了多种基础元件模型和多物理场协同仿真模块，旨在构建一套标准化的光子芯片设计体系，为行业内的设计者提供强有力的支持。
CHIPX的成功不仅标志着我国在光子芯片技术方面取得了重大突破，更为我国在全球量子科技竞争中抢占制高点奠定了坚实基础。未来，随着中试线的不断拓展和完善，CHIPX有望成为全球最大的光子芯片产业基地，为推动我国乃至全球的量子信息产业发展作出重要贡献。
