Интервју са Зханг Ксиаогуангом са Пекиншког универзитета за пошту и телекомуникације: невоља и будућност фотонских чипова

Последњих година, са брзим растом глобалног саобраћаја, сценарији апликација за Интернет, вештачку интелигенцију и рачунарство у облаку настављају да расту, као један од будућих трендова у брзој комуникацији, фотонски чипови су такође увели златни период развоја. Попут свог "претходног" кола, оптичко коло је такође у захтевима за минијатуризацију, смањење снаге и ниске цене захтева за интеграцију, интегрисани оптички чип (ПИЦ) је настао и постао важан део модерне комуникационе индустрије не може се занемарити. Да би се додатно разјаснила невоља и будућност интегрисане технологије, Википедија је разговарала лицем у лице са проф. Џангом Сјаогуангом са Факултета за електронску технику Пекиншког универзитета за пошту и телекомуникације (БУПТ), разговарајући о прошлости и садашњости живот фотонских чипова.
На почетку разговора, проф. Зханг Ксиаогуанг је одмах прешао на ствар: „Технологија интеграције чипова је сада веома зрела и широко се користи у разним електронским уређајима, као што су мобилни телефони, рачунари, паметни кућни уређаји и тако даље, сви користе технологију интеграције чипова. Међутим, још увек постоје недостаци у кинеској технологији интеграције чипова, а интегрисани оптички чипови су једна од потешкоћа."

Интегрисани оптички чип је функционално коло формирано од микрочипа који садржи две или више фотонских компоненти, отуда и назив фотонски чип. Фотонски чип има предности паралелизма велике брзине и ниске потрошње енергије, а његова брзина израчунавања и брзина преноса су хиљаду пута веће од електронских чипова, док је његова потрошња енергије само деведесетхиљадити део енергије електронских чипова, и њени структурни захтеви су такође нижи, углавном на нивоу од сто нанометара, чиме се смањује зависност од напредних процеса и сматра се најпогоднијом основном технологијом за решавање уског грла развоја аритметичке моћи.
Што се тиче принципа рада, фотонски чипови користе фотоне за пренос, осећај, обраду и испоруку информација. Таласноводи се користе за контролу и усмеравање светлости, а кроз потпуну унутрашњу рефлексију, фотонски чипови су упоредиви са жицама које се користе за пренос електричних сигнала. Ласерски извор обезбеђује светлост потребну за покретање компоненти, слично прекидачу у колу. Кроз таласоводне везе, више компоненти се могу интегрисати и произвести на једној подлози, стварајући робусна и минијатуризована решења. Компоненте у фотонским колима могу бити пасивне и активне, са пасивним компонентама укључујући прекидаче и мултиплексоре и активним компонентама укључујући детекторе и ласере.
У поређењу са електронским чиповима, тешкоћа интеграције фотонских чипова је углавном због њихове дискретне природе. Са производне тачке гледишта, производња фотонских интегрисаних чипова није лака ствар. Фотонски уређаји имају тродимензионалну структуру, много сложенију од дводимензионалне структуре интеграције полупроводника. Да би се ласери, детектори, модулатори и други уређаји интегрисали у чип, потребно је више пута наносити и гравирати на више танкослојних диелектричних слојева различитих материјала, као што је индијум фосфид, који је веома захтеван за опрему и захтеве процеса.
„Међутим, и даље сам уверен у превазилажење ових потешкоћа у земљи. Професор Зханг Ксиаогуанг је рекао: „Већ постоји тренд ка интеграцији заснованој на силицијуму у индустрији, пошто је ова врста системске интеграције већ релативно зрела, а домаћа истраживања о силицијумским оптичким чиповима су у основи синхронизована са светом. Али како да користити силицијум као подлогу оптичких компоненти и реализовати технологију масовне производње, још увек има много потешкоћа изнутра, а сада неки од уређаја који боље раде у нашем експерименталном процесу и даље морају да се ослањају на увоз."
По мишљењу проф. Зханг Ксиаогуанг-а, међународна индустрија чипова се развијала деценијама. Европа, Сједињене Државе, Јапан и друге земље у индустрији оптичких чипова почеле су раније, водећа технологија. Сједињене Државе су одавно основале „Национални институт за фотонске интегрисане производне иновације“ да би створиле платформу за развој и припрему фотоничких интегрисаних уређаја; Европска унија да имплементира програм „Хоризонт 2020“, фокусирајући се на примену истраживачких пројеката оптоелектронске интеграције; Јапан да имплементира „Програм напредног истраживања и развоја“, „Програм напредног истраживања и развоја“. Имплементација Јапана "Програма напредног истраживања и развоја", имплементација пројеката развоја технологије оптоелектронских система фузије. Прекоморске компаније за оптичке чипове имају предност у првом покретачу, кроз акумулацију основних технологија и производних процеса, и постепено реализују затворену петљу индустрије, како би успоставиле високе индустријске баријере.
Домаћи произвођачи оптичких чипова углавном имају позадинске могућности обраде поред епитаксије плочице, епитаксијална технологија оптичког чипа није зрела, врхунска епитаксијална плочица за набавку међународних епитаксијалних постројења, ограничавајући развој врхунских оптичких чипова. Ласерски чип, на пример, Кина може да повећа масовну производњу 10Г и следећег ласерског чипа ниске и средње брзине, али 25Г ласерски чип само мали број продаваца да реализује серијску испоруку, ласерски чип од 25Г или више, већина добављача је још увек у фази истраживања и развоја или мале пробне производње.
У време претходног касног покретања домаће технологије, домаће истраживање интеграције чипова више стоји у висини готових истраживачких резултата страних земаља да се развијају и иновирају, са променама у међународном облику домаћег високог квалитета. -технолошка индустрија у области технологије добија све више ограничења, али и чини да све више људи схвати важност технолошке самопоуздања. Кина је већ 2016. лансирала „фотонски интегрисани чип великих размера“, стратешки пилот научни и технолошки специјални пројект Кинеске академије наука, промовишући снажан развој домаћих независних иновација.
„Међутим, најважнија ствар за државу да постигне прави индустријски напредак лежи у изградњи система“, нагласио је проф. Џанг Сјаогуанг на крају разговора, „са становишта стварне производње, најважнијег корак за постизање самопоуздања је успостављање укупног индустријског система, посебно, формирање комплетног скупа тока процеса, ако се принцип може разумети на првом месту, онда је неопходно успоставити систем. принцип случаја сви могу да прођу, јер незрели процес не може гарантовати принос производа, независна иновација је још увек само на папиру."