我院科研團(tuán)隊(duì)在信息技術(shù)領(lǐng)域取得重大進(jìn)展，成功開(kāi)發(fā)出一種新型光學(xué)“硅”材料及與之配套的芯片技術(shù)。這一突破性成果有望為下一代高速、低能耗的信息處理與通信系統(tǒng)奠定核心基礎(chǔ)，標(biāo)志著我國(guó)在光電子集成與先進(jìn)芯片技術(shù)領(lǐng)域邁出了關(guān)鍵一步。

傳統(tǒng)電子芯片依賴于電子作為信息載體，但隨著數(shù)據(jù)處理需求呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，其面臨的功耗、發(fā)熱與帶寬瓶頸日益凸顯。而光芯片利用光子傳輸信息，具有高速、大帶寬、低延遲和抗電磁干擾等先天優(yōu)勢(shì)。光芯片的大規(guī)模集成一直受制于高效、緊湊的光學(xué)基礎(chǔ)材料與器件。我院團(tuán)隊(duì)此次開(kāi)發(fā)的新型光學(xué)“硅”，并非指?jìng)鹘y(tǒng)半導(dǎo)體硅材料，而是一種創(chuàng)新設(shè)計(jì)的、具有特殊光子學(xué)特性的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)材料。它能夠像硅在電子集成電路中扮演基礎(chǔ)角色一樣，在光芯片中作為高效導(dǎo)光、調(diào)光和發(fā)光的基礎(chǔ)平臺(tái)。

該材料的核心突破在于其極高的光約束能力和可調(diào)諧的光學(xué)性質(zhì)。通過(guò)精密的納米級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，研究人員實(shí)現(xiàn)了對(duì)光傳播路徑、模式、相位及強(qiáng)度的精確操控，損耗顯著低于現(xiàn)有方案。基于此光學(xué)“硅”，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了與之高度集成的芯片制造工藝，成功制備出包含光波導(dǎo)、調(diào)制器、探測(cè)器等核心功能單元的原型芯片。測(cè)試表明，該芯片在數(shù)據(jù)傳輸速率、能效比和集成密度等關(guān)鍵指標(biāo)上均展現(xiàn)出卓越性能，為未來(lái)實(shí)現(xiàn)片上光互聯(lián)、光子計(jì)算和高速光通信提供了可行的技術(shù)路徑。

此項(xiàng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)，不僅涉及材料科學(xué)的創(chuàng)新，更涵蓋了從器件物理、微納加工到系統(tǒng)集成的全鏈條技術(shù)攻關(guān)。它有望首先應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、超級(jí)計(jì)算中心等對(duì)算力與能效要求極高的場(chǎng)景，緩解“功耗墻”和“帶寬墻”問(wèn)題。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，該技術(shù)或?qū)⑼苿?dòng)傳感、成像、人工智能乃至量子信息處理等多個(gè)領(lǐng)域的變革。

當(dāng)前，全球圍繞下一代信息技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，光芯片技術(shù)是公認(rèn)的戰(zhàn)略高地。我院科學(xué)家的這一成果，體現(xiàn)了我國(guó)在前沿基礎(chǔ)研究與關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)方面的堅(jiān)實(shí)實(shí)力。團(tuán)隊(duì)表示，后續(xù)將致力于進(jìn)一步提升該技術(shù)的成熟度、穩(wěn)定性和規(guī)模化生產(chǎn)能力，并與產(chǎn)業(yè)界緊密合作，加速其從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用，為我國(guó)在全球信息技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)中贏得先機(jī)貢獻(xiàn)力量。