近日，中國科研團隊成功開發(fā)出可批量制造的新型“光學硅”芯片引發(fā)了業(yè)界高度關注。

中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所科研團隊與合作團隊聯(lián)合開發(fā)了超低損耗鉭酸鋰光子器件微納加工方法，結合晶圓級流片工藝，成功制備出鉭酸鋰光子芯片。而該芯片所展現(xiàn)出的特性有望為突破通信領域速度、功耗、頻率和帶寬四大瓶頸問題提供解決方案，并在低溫量子、光計算、光通信等領域催生革命性技術。

事實上，除了在光子芯片領域實現(xiàn)重要突破外，近期中國科研團隊在半導體其它領域亦取得了重要進展。

國內首款2Tb/s三維集成硅光芯粒成功出樣

當前，業(yè)界正通過研發(fā)更大容量、更高速率、更高集成度的硅基光互連芯片解決方案提升算力系統(tǒng)的整體性能，以滿足人工智能快速發(fā)展帶來的AI算力系統(tǒng)對于高效能互連技術的爆發(fā)性增長需求。然而，面向下一代單通道200G以上的光接口速率需求，硅光方案在速率、功耗、集成度等方面面臨著巨大挑戰(zhàn)。

5月9日，據(jù)“中國光谷”消息，國家信息光電子創(chuàng)新中心（NOEIC）和鵬城實驗室的光電融合聯(lián)合團隊完成2Tb/s硅光互連芯粒（chiplet）的研制和功能驗證，在國內首次驗證了3D硅基光電芯粒架構，實現(xiàn)了單片最高達8×256Gb/s的單向互連帶寬。

據(jù)介紹，該團隊在2021年1.6T硅光互連芯片的基礎上，進一步突破了光電協(xié)同設計仿真方法，研制出硅光配套的單路超200G driver和TIA芯片, 并攻克了硅基光電三維堆疊封裝工藝技術，形成了一整套基于硅光芯片的3D芯粒集成方案。

該成果將廣泛應用于下一代算力系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心所需的CPO、NPO、LPO、LRO等各類光模塊產品中，預計近期可以實現(xiàn)高端硅光芯片的批量商用。

中國團隊研制出全球首個氮化鎵量子光源芯片

據(jù)“上海嘉定”4月底介紹，電子科技大學信息與量子實驗室、清華大學，及中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所成功研制出全球首個氮化鎵量子光源芯片。這一突破性進展，不僅為我國在量子通信領域的研究奠定堅實基礎，也為全球量子技術的發(fā)展注入了新的活力。

在該項目中，研究團隊通過優(yōu)化電子束曝光和干法刻蝕工藝，成功攻克了氮化鎵晶體薄膜生長以及波導側壁與表面散射損耗等技術難題，將氮化鎵材料首次成功應用于量子光源芯片的研發(fā)中。

據(jù)悉，新研發(fā)的氮化鎵量子光源芯片在關鍵性能指標上實現(xiàn)了重要突破——其輸出波長范圍從25.6納米顯著擴展至100納米，并具備向單片集成方向發(fā)展的潛力。這一創(chuàng)新意味著未來的“量子燈泡”將能照亮更多的領域，從而使大容量、長距離、高質量的量子互聯(lián)網(wǎng)成為可能。

相較于現(xiàn)有的通信方式，量子通信在安全性、準確性和傳輸速度上具有顯著優(yōu)勢。隨著量子技術的不斷完善，它將在軍事、金融、科研等高度需求保密性的領域得到廣泛應用，同時有望進一步推動人工智能等現(xiàn)代信息技術的發(fā)展。

浙大學者在可水顯影的光刻膠創(chuàng)制方面取得進展

在國家自然科學基金項目（批準號：T2225004）等資助下，浙江大學伍廣朋教授團隊在化學放大光刻膠創(chuàng)制方面取得新進展。

據(jù)“國家自然科學基金委員會”網(wǎng)站介紹，浙江大學伍廣朋教授團隊利用自主開發(fā)的高活性有機硼催化劑，以二氧化碳和帶有酸敏環(huán)狀縮醛結構的環(huán)氧化合物為原料，制備了兼具高透明性碳酸酯主鏈和高酸敏性縮醛側基的新型光刻膠成膜樹脂。

科研團隊通過將制備的光刻膠樹脂與商用的KrF和ArF光刻膠樹脂進行性能對比，結果表明，這類化學放大光刻膠表現(xiàn)出了優(yōu)異的靈敏度、對比度、分辨率和抗刻蝕性等綜合性能。同時，此類光刻膠體系在室溫環(huán)境下可穩(wěn)定儲存60天以上。為開發(fā)高性能的深紫外和極紫外光刻膠提供了一種新思路。

中國科學家首次實現(xiàn)光子的分數(shù)量子反常霍爾態(tài)

5月6日，中國科大科研團隊基于中國科學家自主研發(fā)并命名的一種新型超導量子比特，實現(xiàn)了光子間的非線性相互作用，并進一步在此系統(tǒng)中構建出作用于光子的等效磁場以構造人工規(guī)范場，在國際上首次實現(xiàn)了光子的分數(shù)量子反?；魻枒B(tài)。

據(jù)“中新網(wǎng)”介紹，這項量子物理基礎研究領域的突破成果，是“第二次量子革命”的重要內容，有望在近期應用于模擬經典計算困難的量子系統(tǒng)并達到“量子計算優(yōu)越性”。

本次研究提出人工搭建的量子系統(tǒng)結構清晰，靈活可控，是一種“自底而上”研究復雜量子物態(tài)的新范式。其優(yōu)勢包括：無需外磁場，通過變換耦合形式即可構造出等效人工規(guī)范場；通過對系統(tǒng)進行高精度可尋址的操控，可實現(xiàn)對高集成度量子系統(tǒng)微觀性質的全面測量，并加以進一步可控的利用。

沃爾夫物理學獎獲得者、奧地利因斯布魯克大學教授彼得·佐勒(Peter Zoller)指出，在量子設備上高精度地產生如此高度糾纏的量子態(tài)，為研究奇異量子態(tài)開啟了大門，是實現(xiàn)構建新型容錯量子計算機這一長期夢想的起點。

哈工大科研團隊在鉿基鐵電薄膜領域取得新進展

4月下旬，哈工大科研團隊在鉿基鐵電薄膜領域取得重要進展，為實現(xiàn)超快鐵電存儲提供依據(jù)。

二氧化鉿鐵電相是亞穩(wěn)結構，作為二氧化鉿中最常見的缺陷類型，氧空位在穩(wěn)定亞穩(wěn)鐵電相方面效果顯著。在高介電柵介質材料二氧化鉿（HfO2）薄膜中發(fā)現(xiàn)的鐵電性為解決鐵電存儲提供了新機遇。

然而，氧空位也給器件性能帶來負面影響。特別是氧空位對鐵電疇壁的釘扎效應，導致二氧化鉿鐵電極化的翻轉速度下降，使鉿基鐵電存儲在讀寫速度上處于劣勢。解決氧空位的“雙刃劍效應”對提高二氧化鉿鐵電的極化翻轉特性至關重要，是實現(xiàn)鉿基鐵電兼具高極化和快讀寫性能的關鍵。

據(jù)哈工大介紹，該科研團隊針對上述問題，首次將受主（鑭元素）-施主（鉭元素）共摻雜方法應用于外延鉿基鐵電薄膜的性能調控。通過該方法，研究人員獲得了同時具有高極化和快翻轉特性的鉿基鐵電薄膜，翻轉時間低至亞納秒級別，可與傳統(tǒng)鈣鈦礦鐵電氧化物材料相媲美。

哈工大表示，團隊提出共摻雜策略，在鉿基鐵電材料的缺陷調控，實現(xiàn)翻轉能壘降低、提高鐵電性能、提升翻轉速度等方面具有重要意義，為加快鉿基鐵電薄膜在新型低功耗、快速和非易失存儲與邏輯器件中的實際應用提供有效指導。

國科大面向高數(shù)值孔徑極紫外光刻的光源-掩模聯(lián)合優(yōu)化算法方面取得進展

高數(shù)值孔徑（High NA, NA="0.55）極紫外（EUV）光刻是實現(xiàn)5nm及以下技術代先進集成電路制造的關鍵技術，其成像性能受到諸多因素的限制。

光源-掩模聯(lián)合優(yōu)化（SMO）是先進光刻工藝中提升成像質量的一項重要技術，并在14nm及以下技術代中實現(xiàn)成功應用。因此，建立面向High" NA EUV光刻系統(tǒng)的SMO算法具有明確且重要的實際應用價值。

4月底，中國科學院大學集成電路學院韋亞一教授課題組與北京理工大學光電學院馬旭教授課題組開展合作，提出了一種適用于High NA EUV光刻系統(tǒng)的SMO算法，有效提升了光刻系統(tǒng)的成像質量。

據(jù)介紹，該算法在GPU環(huán)境下可以實現(xiàn)10倍以上的計算效率提升。仿真結果表明，該算法可以降低光刻圖形誤差約70%，顯著提高光刻成像質量，并在約150秒內快速完成優(yōu)化。

北京大學首次實現(xiàn)高電學性能半導體水凝膠

水凝膠具有和生物組織相似的機械性能、含水量高和離子通透性好等特性，在組織工程、醫(yī)用敷料、生物傳感等領域具有廣泛的應用。

然而水凝膠電子器件因為缺少半導體水凝膠材料而無法實現(xiàn)豐富的集成電路功能等挑戰(zhàn)。對此，北京大學雷霆課題組提出了半導體水凝膠設計策略，填補了傳統(tǒng)水凝膠材料無法實現(xiàn)高性能電子電路的空白。

該課題組通過將水溶性陽離子共軛高分子用抗離子交聯(lián)或與其他水凝膠共混形成多網(wǎng)絡結構，實現(xiàn)了兼具優(yōu)異機械性能、半導體性能、界面性能和生物相容性的半導體水凝膠。

該研究首次實現(xiàn)高電學性能的半導體水凝膠的制備和電子器件應用，其兼具有機半導體優(yōu)異的電學特性以及水凝膠獨特的機械和生物界面特性，擴展了有機半導體和水凝膠材料的應用范圍。

中國首創(chuàng)新型場效應調控光電二極管

據(jù)中國科學技術大學消息，該校教授課題組與武漢大學劉勝院士團隊合作，在國際上首次提出了新型三電極光電PN結二極管結構，構筑載流子調制新方法，實現(xiàn)了第三端口外加電場對二極管光電特性的有效調控。

據(jù)介紹，為提升整個光電技術的集成與發(fā)展，增加光電系統(tǒng)的信號傳輸速度和帶寬，同時減小系統(tǒng)體積和復雜度。研究人員通過在P型區(qū)域引入“第三電極”，將傳統(tǒng)的光電二極管與一個“金屬-氧化物-半導體”結構進行巧妙而又緊湊地片上器件集成。這種三端二極管減少了光通信系統(tǒng)中對外部偏置器電路的需求，實現(xiàn)了更小體積、更寬帶寬的光通信系統(tǒng)。

此外，團隊還基于該新型光電二極管構建了光通信系統(tǒng)和可重構光電邏輯門系統(tǒng)，展示了該器件在光通信和光邏輯運算中的巨大應用潛力。

研究人員表示，由于該器件結構和制作工藝十分簡單，該新型場效應調控光電二極管架構的提出，可被廣泛應用于其他由各種半導體材料制成的有源光電子集成芯片和器件平臺上，對推動下一代高速和多功能光電子集成芯片的發(fā)展有著重要價值。

封面圖片來源：拍信網(wǎng)