近日，我國科研團隊在電子光調制器領域取得突破性進展。由中國科學院上海微系統所硅基材料與集成器件實驗室的蔡艷教授、歐欣教授等帶領的團隊，他們研發的通訊波段硅基鈮酸鋰異質集成電光調制器被2024年紐約舉辦的國家光電子學術大會（CLEO）任命為口頭匯報，展示了他們的研究成果。

硅光技術因其CMOS兼容、高集成度等特點，有望成為下一代片上互聯的主流技術。電光調制器是光通信中的關鍵部件，該技術在過去幾十年來取得顯著進展。雖然如此，我們需要面對的挑戰是如何制造出具有低損、高線性度及高速調制的硅基電光調制器。因此，混合集成不同材質成為了延續硅光技術持續發展的重要策略。競品材料包括具有極低光吸收損耗和出色線形電光效應的鈮酸鋰（LN），被視為具備大容量信號傳輸能力的材料。

為了突破硅基調制器的性能上限，聯合團隊選擇采用硅與鈮酸鋰晶圓級鍵合技來實現兩類材料的異質集成。此舉為提高硅上電光調制器的性能提供了有效解決方案。未來，此類高速、高線性度的鈮酸鋰薄膜電光調制器將會廣泛應用于ChatGPT AI芯片、數據中心及無線通信芯片的前沿領域之中。通過使用名為“萬能離子刀”的先進技術，該團隊成功將鈮酸鋰薄膜與硅光芯片進行大面積、低缺陷密度的無縫集成，從而提升了電光調制的表現。

該團隊首先在8英寸SoI晶圓上構建了標準180納米硅光芯片，再通過“萬能離子刀”融合的手段，將鈮酸鋰與SoI晶圓直接鍵合實現異質集成。最后利用干法刻蝕技實現了硅光芯片波導與 LN電光調制器的單片式混合集成，進而制成了通訊波段 MZI形式的硅基鈮酸鋰高速電光調制器。“萬能離子刀”技術使鈮酸鋰能夠與硅光芯片高效集成，呈現出出色的電光調制效果。該組圖片展示了采用上海新硅聚合公司生產的具有低缺陷密度的八英寸硅基鈮酸鋰異質晶圓，印證了新型流程的可行性，為將來的規模化商業應用打下基礎。

目前，上海新硅聚合已實現六英寸光學級硅基鈮酸鋰異質晶圓的量產且大批量供貨，占比高達80%以上，并且正在推進8英寸晶圓的工程技術進程。