Interviu su Zhang Xiaoguang iš Pekino pašto ir telekomunikacijų universiteto: fotoninių lustų padėtis ir ateitis

Pastaraisiais metais, sparčiai augant pasauliniam srautui, interneto, dirbtinio intelekto ir debesų kompiuterijos taikomųjų programų scenarijų vis daugėja, nes viena iš spartaus ryšio ateities tendencijų – fotoniniai lustai taip pat pradėjo auksinį vystymosi laikotarpį. Kaip ir jos pirmtakas, optinė grandinė taip pat yra miniatiūrinė, galios mažinimo ir pigių integravimo reikalavimų, atsirado integruotas optinis lustas (PIC) ir tapo svarbia šiuolaikinės ryšių pramonės dalimi. negalima ignoruoti. Siekdama išsiaiškinti keblią situaciją ir integruotų technologijų ateitį, Vikipedija akis į akį kalbėjosi su prof. Zhang Xiaoguang iš Pekino pašto ir telekomunikacijų universiteto Elektronikos inžinerijos mokyklos (BUPT) ir aptarė praeitį ir dabartį. fotoninių lustų tarnavimo laikas.
Pokalbio pradžioje prof. Zhang Xiaoguang tiksliai pasakė: „Lustų integravimo technologija dabar yra labai subrendusi ir plačiai naudojama įvairiuose elektroniniuose įrenginiuose, pavyzdžiui, mobiliuosiuose telefonuose, kompiuteriuose, išmaniuosiuose namų įrenginiuose ir pan. visi naudoja lustų integravimo technologiją. Tačiau Kinijos lustų integravimo technologijoje vis dar yra trūkumų, o integruoti optiniai lustai yra vienas iš sunkumų."

Integruotas optinis lustas yra funkcinė grandinė, sudaryta iš mikroschemos, kurioje yra du ar daugiau fotoninių komponentų, todėl vadinamas fotoniniu lustu. Fotoninio lusto pranašumai yra didelės spartos lygiagretumas ir mažas energijos suvartojimas, o jo skaičiavimo greitis ir perdavimo sparta tūkstantį kartų viršija elektroninių lustų, o jo energijos suvartojimas yra tik viena devyniasdešimt tūkstantoji elektroninių lustų. jos struktūriniai reikalavimai taip pat mažesni, dažniausiai šimto nanometrų lygyje, taip sumažinant priklausomybę nuo pažangių procesų, ir tai laikoma tinkamiausia pagrindine technologija sprendžiant aritmetinės galios plėtros kliūtis.
Kalbant apie veikimo principą, fotoniniai lustai naudoja fotonus informacijai perduoti, suvokti, apdoroti ir pateikti. Šviesai valdyti ir nukreipti naudojami bangolaidžiai, o dėl viso vidinio atspindžio fotoniniai lustai yra panašūs į laidus, naudojamus elektriniams signalams perduoti. Lazerio šaltinis suteikia šviesą, reikalingą komponentams valdyti, panašiai kaip grandinės jungiklis. Naudojant bangolaidžio jungtis, keli komponentai gali būti integruoti ir pagaminti ant vieno pagrindo, sukuriant tvirtus ir miniatiūrinius sprendimus. Fotoninių grandinių komponentai gali būti pasyvūs ir aktyvūs, su pasyviais komponentais, įskaitant jungiklius ir multiplekserius, ir aktyvius komponentus, įskaitant detektorius ir lazerius.
Palyginti su elektroniniais lustais, fotoninių lustų integravimo sunkumai daugiausia susiję su jų diskretiškumu. Gamybos požiūriu fotoninių integruotų lustų gamyba nėra lengvas dalykas. Fotoniniai prietaisai turi trimatę struktūrą, daug sudėtingesnę nei dvimatė puslaidininkių integracijos struktūra. Norint integruoti lazerius, detektorius, moduliatorius ir kitus įrenginius į lustą, būtina pakartotinai nusodinti ir ėsdinti ant kelių plonasluoksnių skirtingų medžiagų, tokių kaip indžio fosfidas, dielektrinių sluoksnių, o tai labai reikalauja įrangos ir proceso reikalavimų.
„Tačiau vis dar esu įsitikinęs, kad įveiksiu šiuos sunkumus šalies viduje“. Prof. Zhang Xiaoguang sakė: „Pramonėje jau pastebima siliciu pagrįstos integracijos tendencija, nes tokia sistemų integracija jau gana subrendusi, o vietiniai silicio optinių lustų tyrimai iš esmės buvo sinchronizuoti su pasauliu. naudoti silicį kaip optinių komponentų substratą ir realizuoti masinės gamybos technologiją, viduje vis dar yra daug sunkumų, o dabar kai kurie įrenginiai, kurie geriau veikia mūsų eksperimentiniame procese, vis dar turi pasikliauti importu.
Prof. Zhang Xiaoguang nuomone, tarptautinė lustų pramonė buvo vystoma dešimtmečius. Europoje, JAV, Japonijoje ir kitose šalyse optinių lustų pramonė pradėjo veikti anksčiau, pirmaujanti technologija. Jungtinės Valstijos jau seniai įkūrė „Nacionalinį fotoninės integruotos gamybos inovacijų institutą“, siekdamos sukurti platformą integruotų fotoninių įrenginių kūrimui ir paruošimui; Europos Sąjungai įgyvendinti programą „Horizontas 2020“, daugiausia dėmesio skiriant optoelektroninės integracijos mokslinių tyrimų projektų diegimui; Japonija įgyvendins „Pažangių tyrimų ir plėtros programą“, „Pažangių tyrimų ir plėtros programą“. Japonija įgyvendino „Pažangiųjų tyrimų ir plėtros programą“, diegė optoelektroninės sintezės sistemos technologijų plėtros projektus. Užjūrio optinių lustų įmonės turi pirmaujančią pranašumą, nes kaupia pagrindines technologijas ir gamybos procesus, ir palaipsniui įgyvendina uždarą pramonę, kad sukurtų aukštas pramonės kliūtis.
Vidaus optinių lustų gamintojai, be plokštelių epitaksijos, paprastai turi ir galinio apdorojimo galimybes, optinio lusto šerdies epitaksinė technologija nėra brandi, aukščiausios klasės epitaksinė plokštelė į tarptautinį epitaksinį augalų pirkimą, ribojanti aukščiausios klasės optinių lustų kūrimą. Pavyzdžiui, Kinija gali padidinti masinę 10G ir toliau pateiktų mažos ir vidutinės spartos lazerinių lustų gamybą, tačiau 25G lazerinį lustą tik nedaugelis pardavėjų, kad galėtų pristatyti siuntą, 25G ar didesnės spartos lazerio lustą dauguma pardavėjų. vis dar yra MTEP arba nedidelės apimties bandomosios gamybos stadijoje.
Ankstesnio vėlyvojo vidaus technologijų pradžios metu vietiniai lustų integravimo tyrimai labiau atsilieka nuo užsienio šalių paruoštų tyrimų rezultatų aukštyje, kad galėtų vystytis ir diegti naujoves, keičiantis tarptautinei vidaus technologijų formai. -Technologijų pramonė technologijų srityje gavo vis daugiau apribojimų, tačiau taip pat verčia vis daugiau žmonių suvokti technologinio savarankiškumo svarbą. Kinija pradėjo "didelio masto fotoninį integruotą lustą" jau 2016 m., Kinijos mokslų akademijos strateginius bandomuosius specialius mokslinius ir technologinius projektus, skatinančius energingą vidaus nepriklausomų inovacijų plėtrą.
„Tačiau svarbiausia, kad šalis pasiektų tikrus pramonės proveržius, yra sistemos sukūrimas“, – pokalbio pabaigoje pabrėžė prof. Zhang Xiaoguang, – iš tikrosios gamybos taško, svarbiausia. žingsnis siekiant pasitikėjimo savimi yra sukurti bendrą pramonės sistemą, ypač suformuoti visą proceso eigos rinkinį, jei principą galima suprasti visų pirma, tuomet būtina sukurti sistemą. principą gali pasiekti visi, nes nesubrendęs procesas negali garantuoti produkto derliaus, nepriklausomos naujovės vis dar yra tik popieriuje.