通鼎互聯(lián)大規(guī)模光子集成技術(shù)為5G的發(fā)展提供了動(dòng)力

通鼎互聯(lián)2019創(chuàng)新大會(huì)在蘇州召開，本次大會(huì)的主題為“持續(xù)創(chuàng)新 高質(zhì)量發(fā)展”。通鼎集團(tuán)董事局主席沈小平在大會(huì)上表示，目前通鼎互聯(lián)正處于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期，公司將抓住5G等新技術(shù)帶來(lái)的重大機(jī)遇，增強(qiáng)企業(yè)的創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

實(shí)際上，自通鼎集團(tuán)成立近20年以來(lái)，一直在“創(chuàng)新”發(fā)展方面不遺余力，并且取得了顯著的成績(jī)：2017年8月，中國(guó)工程院鄔賀銓院士工作站落戶通鼎；2018年2月，通鼎未來(lái)信息技術(shù)研究院掛牌成立，吸納了40多位海歸博士、重點(diǎn)院校碩士；2018年9月，通鼎“光纜制造智能提升”項(xiàng)目入選工信部2018年智能制造示范項(xiàng)目；2018年，通鼎位列中國(guó)企業(yè)500強(qiáng)第373位。

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大規(guī)模光子集成困局

作為通鼎集團(tuán)在創(chuàng)新方面的最新實(shí)踐，本次創(chuàng)新大會(huì)舉行的前一天，通鼎互聯(lián)和南京大學(xué)正式簽署了“南京大學(xué)-通鼎互聯(lián)大規(guī)模光子集成校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”合作協(xié)議。這一實(shí)驗(yàn)室合作可謂意義深遠(yuǎn)。

我們知道，伴隨5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等信息技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)致通信容量需求急劇增加。這對(duì)物理底層光通信網(wǎng)絡(luò)提出了極高的要求。現(xiàn)有基于分立光電子器件組建的光通訊系統(tǒng)將因體積龐大、功耗大、系統(tǒng)冗雜、成本高等原因難以支撐。而光子集成芯片技術(shù)將多個(gè)單元光子芯片集成在一起，擁有結(jié)構(gòu)緊湊、功耗小、大帶寬等突出優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是解決當(dāng)前瓶頸的主流技術(shù)趨勢(shì)。

類似大規(guī)模集成電路的誕生和發(fā)展一樣，不斷增加的通信容量需求，對(duì)光子集成的集成度要求也不斷升高，大規(guī)模光子集成將成為支撐大容量光通信網(wǎng)絡(luò)可持續(xù)發(fā)展的必要核心技術(shù)。然而，由于材料、工藝和傳統(tǒng)技術(shù)思路等的限制，至今全球在實(shí)用化大規(guī)模光子集成上尚無(wú)突破性進(jìn)展。

REC+PWB技術(shù)帶來(lái)可能

南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院博導(dǎo)陳向飛向我們介紹，南京大學(xué)發(fā)明的重構(gòu)等效啁啾(Reconstruction-Equivalent-Chirp，REC)激光器陣列技術(shù)和德國(guó)Karlsruhe理工大學(xué)提出的光子引線鍵合(Photonic Wire Bonding, PWB)技術(shù)結(jié)合的大規(guī)模光子集成技術(shù)，將有望解決光子集成中不同元件之間和不同材質(zhì)之間的大規(guī)模集成問(wèn)題，為光模塊中的光器件帶來(lái)低成本和高集成的特性。而這兩種技術(shù)也將是雙方聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的重要核心支撐。

據(jù)了解，南京大學(xué)發(fā)明REC激光器陣列技術(shù)，其原理上是引入光柵等效啁啾和改變光柵等效周期，通過(guò)普通圖形光刻取代高精度電子束曝光來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜激光器諧振結(jié)構(gòu)，能夠?qū)す馄麝嚵械牟ㄩL(zhǎng)間隔進(jìn)行精準(zhǔn)控制。REC激光器陣列技術(shù)為商用化的大規(guī)模光子集成芯片光源提供了高精度、低成本規(guī)模量產(chǎn)的技術(shù)路徑，基于該技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)世界紀(jì)錄的60通道精準(zhǔn)激光器陣列芯片。

而由德國(guó)Karlsruhe理工大學(xué)提出并發(fā)展PWB技術(shù)，則可以類比為電子集成方向較為成熟的電子引線技術(shù)，即光芯片間的光刻膠通過(guò)雙光子吸收，建立3D高分子聚合物光波導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)分離光芯片的互聯(lián)互通。區(qū)別于傳統(tǒng)光模塊耦合技術(shù)，PWB能夠避免耗時(shí)較多的對(duì)準(zhǔn)調(diào)節(jié)步驟，避免光束整形所需的透鏡等組件，使得機(jī)械誤差容限數(shù)量級(jí)增加，利于大規(guī)模光子芯片混合集成與自動(dòng)化生產(chǎn)。因此PWB技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)發(fā)送、調(diào)制、復(fù)用等光芯片間低成本、低插損、高密度的耦合連接，有效地減小集成器件幾何尺寸，從而達(dá)到低功耗、高集成、低光學(xué)復(fù)雜度的目的。

此次通鼎互聯(lián)與南京大學(xué)共建的“大規(guī)模光子集成校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”，將推動(dòng)基于REC精準(zhǔn)激光器陣列和PWB結(jié)合的大規(guī)模光子集成技術(shù)，在這一領(lǐng)域全力支持實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行技術(shù)突破，在大規(guī)模光子集成上另辟蹊徑，以期突破全球面臨的實(shí)用化大規(guī)模光子集成困難局面，并推動(dòng)相關(guān)大規(guī)模光子集成芯片產(chǎn)品化。

據(jù)悉，未來(lái)通鼎互聯(lián)將依托基于REC及PWB的大規(guī)模光子集成技術(shù)，發(fā)展規(guī)?；慨a(chǎn)25G/50G/100G/400G/800G/1.6T bps等各種高速產(chǎn)品，為5G及下一代數(shù)據(jù)中心光接口提供低成本、高可靠、高速率的光通信產(chǎn)品。

借勢(shì)5G 創(chuàng)新是發(fā)展第一動(dòng)力

5G時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，這給作為承載網(wǎng)設(shè)施的光通信系統(tǒng)提出了全新的需求。5G的超密集組網(wǎng)、加密覆蓋和站點(diǎn)增加，使得現(xiàn)網(wǎng)光纖容量難以滿足需求，迫切需要可集成的大容量光通信傳輸。同時(shí)，為滿足未來(lái)VR、云計(jì)算、超高清視頻、傳感、車聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療等嚴(yán)格速率和時(shí)延要求的剛性通信管道需求，作為傳輸接口的光模塊更是重中之重。

中國(guó)工程院院士鄔賀銓在當(dāng)日的創(chuàng)新大會(huì)上發(fā)表的《5G時(shí)代的光纖通信》主題演講中亦指出，5G基站的密集組網(wǎng)需要大量光纖，5G的無(wú)線接入網(wǎng)的前傳、中傳和回傳對(duì)光纖傳輸系統(tǒng)提出了高帶寬低時(shí)延的要求。其中，WDM-PON和超高速光纖傳輸系統(tǒng)將在5G時(shí)代發(fā)揮重要作用。與此同時(shí)，5G也將帶動(dòng)光纖光纜市場(chǎng)的發(fā)展高潮。通鼎互聯(lián)常務(wù)副總經(jīng)理蔡文杰則在大會(huì)上表示，面向5G，通鼎互聯(lián)已形成光承載網(wǎng)、接入網(wǎng)和線纜的整體解決方案。

在通鼎集團(tuán)董事局主席沈小平看來(lái)，2019年將成為不平凡的一年。而通鼎集團(tuán)將繼續(xù)把創(chuàng)新作為發(fā)展的第一動(dòng)力，加大研發(fā)費(fèi)用投入，在推動(dòng)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、提質(zhì)增效的進(jìn)程中，營(yíng)造創(chuàng)新氛圍，優(yōu)化創(chuàng)新環(huán)境；學(xué)習(xí)創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)，完善創(chuàng)新制度；打造創(chuàng)新平臺(tái)，提升創(chuàng)新能力；廣納創(chuàng)新人才，激發(fā)創(chuàng)新活力。因?yàn)椤叭缃?，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)已不再是規(guī)模與銷量，而是創(chuàng)新能力的比拼，這是企業(yè)生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。