金研成果│玻璃基光子集成芯片：畅联未来科技的“神经网络”
编者按：
浙江大学金华研究院是浙江大学与金华市全面战略合作的重要平台，是集科创中心、人才中心和智库中心三位一体的省级新型研发机构，也是服务和推动浙中科创走廊建设发展的重要科创平台。自2021年成立以来，研究院依托浙江大学的技术和人才等优势，重点围绕生物医药与智慧医疗、智能感知与芯片技术等领域开展前沿关键技术研发创新、高层次人才引育和高科技企业孵化，同时围绕金华经济社会发展需求开展政策研究和决策咨询，取得了多项突破性成果。
为了进一步提高科技成果的转化效率和产业化进程，加快推进研究成果的应用步伐，研究院遴选了一批高质量的“金研成果”进行推介。本期，我们将重点推介由信息技术创新中心光子集成芯片与应用研发实验室研发的创新技术——玻璃基光子集成芯片制备技术。
你是否曾在科幻电影中惊叹于炫酷的全息投影和瞬间传输的海量信息？这些曾被视为遥不可及的未来科技，如今正随着光子集成芯片技术的突破性进展，逐步从银幕走向现实。
在智能信息高速发展的时代，光子集成芯片如同支撑着数字世界高效运转的“神经网络”，是未来光通信和光传感领域的核心技术之一。而玻璃基光子集成芯片因其独特的优势，将成为下一代光电混合集成的关键。2024年12月14日，我院信息技术创新中心“五大实验室”之一的光子集成芯片与应用研发实验室正式启动。此后，实验室团队通过一系列创新性技术攻关，成功掌握了高精度、低损耗的玻璃基光子集成芯片制备技术。这一成果不仅实现了技术的“光”速突破，更为产业创“芯”发展奠定了坚实基础。
玻璃基光子集成芯片不仅能够兼容多种光纤类型，还在可见光波段展现出优异的透光性，同时具备极低的传输损耗，可以实现独特的三维空间光波导和渐变光波导。基于该芯片技术衍生的大尺寸光互联波导板作为一种光电互联的理想基板，还可以解决下一代超大面积光电混合集成的问题。
晶圆
芯片
单模光子集成器件
多模光子集成器件
然而，要实现玻璃基光子集成芯片的广泛应用，离不开核心制备技术——玻璃基离子交换技术的理论突破及产业化。
玻璃基离子交换技术作为这一领域的关键工艺，最早发源于日本，提供了玻璃衬底制备光波导的原理性方案。此后各高校、科研机构、企业在此基础上进行了一系列研究和改进，使得该技术从实验室逐步迈向产业化。目前产业化最成功的企业有法国的Teems photonics和以色列的Colorchip。我院光子集成芯片与应用研发实验室也在该技术产业化的道路上潜心研究、积极探索，走在国内前列。
“我们自主研发了从晶圆材料制备到工艺制作的完整技术链，摆脱了对进口原材料和关键设备的依赖，形成了具有自主知识产权的技术方案。”项目负责人郝寅雷介绍，这一突破不仅降低了生产成本，还提高了芯片的性能和可靠性。其中的多模光波导制备技术为国内独有技术，可以应用于15~200μm芯层低损耗光波导器件的制备，服务于光纤通信方案应用开发、光纤传感类设备制造、激光产品相关开发以及实验室、高校、科研院所等机构。我院科研团队的目标是通过自主研发，打破国外技术垄断，推动国内光子集成芯片产业的快速发展。
目前，我院科研团队已在大尺寸光互连玻璃基板材料上实现了低损耗光波导的制备，传输损耗＜0.1dB/cm，满足商用的需求。
光刻间
划片间
“我们已经成功研制出中型光互连波导基板的样品，并开展了国内首家大型光互连光波导板制备工艺的研究。”项目负责人郑伟伟表示，这一成果为下一代超大面积光电混合集成提供了理想的基板解决方案。基于光通信与光互连、集成光学器件、光波导技术等，实验室团队已申请多项知识产权（发明专利或实用新型专利），并有多项省部级科研项目、市重点（大）科技计划项目获批立项。
6寸晶圆
划片间
“2024年，我们在金华组织了多场学术会议，与众多在光子集成芯片领域享有盛誉的专家学者以及产业界代表，共同分享最新的研究成果。我相信，玻璃基光子集成芯片在未来具有广阔的发展机会。”我院副院长、实验室负责人杨建义表示，特别是在光互连、光电混合集成以及玻璃衬底的集成工艺方面，团队有望推动模斑转换、光子芯片与光纤的互相耦合、光电混合EOPCB光背板、大面积光背板、玻璃通孔（TGV）、集成玻璃透镜等技术的进步与创新。
现阶段，团队在光电子领域的各项工艺研发工作正如火如荼地开展，诸多创新成果转化也在按计划稳步推进。此外，实验室团队还与多家光电子领域的领军企业建立了合作关系，成功将优质产品导入市场，为团队的成果验证与产业化提供了坚实支撑。
团队不仅在技术上取得了突破，还在产业化道路上积极探索，致力于将科研成果与金华本地重点产业深度融合，科技引领，跑出高质量发展加速度。在金华重点产业链中，团队的技术突破与新能源汽车、集成电路及信创等产业高度契合。例如，在新能源汽车产业，可赋能车载光通信和激光雷达系统，应用于车载光纤链路、支撑车辆智能化管理，为新能源汽车的智能化、网联化、绿色化发展提供核心技术支持与创新解决方案；在集成电路及信创产业，团队开发的光子集成芯片和器件的解决方案，可为金华本地企业在工业传感、信息技术智能化场景中提供核心光传感链路的全方位技术支持，助力本地集成电路及信创产业向高端化、智能化方向迈进。此外，针对企业的特定需求，团队还可提供定制化的设计和研发服务，助推企业快速实现产品创新和技术升级。此外，团队的技术还可广泛应用于光通信领域。通过加速5G网络建设和智慧城市发展，助力金华打造具有全球竞争力的光通信产业集群，让技术的种子在产业的沃土中生根发芽。
光子集成芯片与应用研发实验室简介：
浙江大学金华研究院信息技术创新中心光子集成芯片与应用研发实验室致力于光通信、智能光传感等领域的前沿技术研究和产业化。实验室的研究方向包括：光信息网络的研发和产业化服务，新型光子集成芯片与器件的研发，板级光互连应用的大尺寸玻璃基波导板制作技术等。实验室的核心力量包括一批优秀的科研人员和学者，他们在光子集成芯片领域具有深厚的学术背景和丰富的实践经验。实验室将与多家知名企业和研究机构建立紧密的合作关系，共同推动光子集成芯片技术的发展和应用，解决行业痛点，努力将实验室打造成国内外一流的光子集成芯片研发平台。
文稿｜杜清扬
编辑｜水盈盈
初审｜毛 俊
复审｜单国峰
终审｜徐新民