半导体世界网消息，2025年8月30日，中山大学王瑞军副教授在“第六届光电子集成芯片立强大会”上，报告了硅基光电子集成（硅光）技术的重大进展。经广州光电存算芯片融合创新中心（广州芯创）与中山大学联合攻关，国内首次在300毫米（12英寸）直径、220纳米硅层厚度的标准硅光平台上，成功实现磷化铟半导体激光器的异质集成——作为Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的核心代表，磷化铟具备直接带隙特性，电子跃迁无需声子参与，发光效率远超硅材料，且其发光波长可覆盖光纤通信中损耗最低的 1310纳米、1550纳米波段，是解决硅光芯片“片上光源”难题的关键材料，这一成果也成为迄今国际唯一报道的12英寸220纳米标准硅光平台异质集成半导体激光器。

在人工智能爆发增长的当下，算力基础设施在互连、算力和存储方面挑战重重。光互连从10米以上距离向更短距离渗透，光计算也展现出提升系统算力的潜力，硅光芯片战略意义与产业价值凸显，我国已有多条8-12英寸硅光芯片产线运行。然而，硅材料作为间接带隙半导体，无法高效发光，导致硅光芯片长期缺乏片上光源，只能依赖外接的磷化铟、砷化镓半导体激光器——其中磷化铟因兼具高发光效率、与光纤通信波段匹配度高、电子迁移率优异等优势，成为外接光源的核心选择，但外接模式仍限制了硅光芯片在尺寸缩小、成本降低、能耗优化上的潜力发挥。因此，如何在量产级大尺寸硅光晶圆上实现磷化铟等高效发光化合物半导体材料的异质集成，进而完成片上半导体激光器的异构加工，成为硅光技术迈向全功能单片集成的核心挑战，也是国际光电子集成领域的研发焦点。

广州芯创于2023年开始建设我国首个300毫米（12英寸）异质异构光电集成中试研发平台，针对硅光前沿技术，重点布局支撑硅基磷化铟、砷化镓、薄膜铌酸锂等材料的异质异构光电集成，并与中山大学等合作开展技术攻关。研究过程中，团队首要突破的便是硅与磷化铟的材料适配难题：二者热膨胀系数差异显著（硅约2.6×10⁻⁶/℃，磷化铟约4.5×10⁻⁶/℃）、晶格常数不匹配（硅为5.43Å，磷化铟为5.87Å），且存在极性差异，这些问题易导致异质界面出现缺陷、结合强度不足。为此，研究人员提出系列创新方案，通过引入过渡层调节应力、优化晶格匹配设计、创新表面处理工艺，最终实现高结合强度的原子级平整异质材料界面，并于2024年在国内首次在300毫米硅光晶圆上实现磷化铟、砷化镓材料大规模异质集成，其中磷化铟集成良率达90%，为后续半导体激光器的异构集成筑牢材料基础。

在此基础上，研究人员进一步聚焦硅基磷化铟激光器的异构集成技术攻关。设计层面，针对220纳米标准硅光波导与磷化铟光波导的模式差异导致的光耦合损耗问题，提出异构耦合新方案——通过优化波导截面结构、调整模式匹配参数，大幅提升光信号在两种材料间的传输效率；加工工艺层面，创新磷化铟波导加工方案，解决磷化铟材料刻蚀易产生毛刺、钝化层兼容性差等问题，实现硅基磷化铟异质异构加工工艺的完整整合。2025年，团队完成载有多种构型的硅基磷化铟激光器两轮流片：首轮流片即成功测得室温连续单模出光，在1550纳米（C）波段（光纤通信损耗最低波段，与磷化铟发光特性完美契合），硅波导出光功率达3毫瓦；第二轮流片进一步优化器件结构，将该波段硅波导出光功率提升至5毫瓦，器件性能达到商用化初步要求。

此次成果通过硅基磷化铟半导体激光器设计、异质材料集成和异构器件加工完整链条研发，不仅验证了磷化铟在硅光芯片片上光源中的核心价值，更形成了硅基异质异构光电子集成设计和加工能力。该项突破为我国研发下一代高端先进硅基光芯片攻克了关键技术瓶颈，也让磷化铟在集成和异质集成技术规模化应用中的不可替代性进一步凸显，市场需求量将持续上升，也对提升我国光互连、光计算芯片的研发和制造能力意义重大。

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