首個(gè)歐洲絕緣體上鈮酸鋰PIC平臺(tái)

  ICC訊 ELENA項(xiàng)目承諾通過(guò)開(kāi)發(fā)第一個(gè)基于絕緣體上鈮酸鋰 (LNOI) 的光子集成電路 (PIC) 平臺(tái)，并為L(zhǎng)NOI技術(shù)建立第一個(gè)開(kāi)放式代工服務(wù)，可以給整個(gè)光子學(xué)行業(yè)帶來(lái)益處。LNOI是一種新興的電光非線性PIC平臺(tái)，其增強(qiáng)性能和新功能可應(yīng)用于超高速電信網(wǎng)絡(luò)、光信號(hào)處理、可編程PIC、傳感和光譜、激光雷達(dá)（LiDAR）、量子信息處理和量子計(jì)算等領(lǐng)域。ELENA是一項(xiàng)歐盟委員會(huì)Horizon 2020計(jì)劃資助的合作研究和創(chuàng)新工作。

  什么是ELENA？

  ELENA是基于鈮酸鋰歐洲電光和非線性PIC平臺(tái)（European electro-optic and nonlinear PIC platform based on lithium niobate）項(xiàng)目的簡(jiǎn)稱。該項(xiàng)目聯(lián)盟目標(biāo)是以硅襯底薄膜形式再次開(kāi)發(fā)一種傳統(tǒng)知名的光子學(xué)材料 — 鈮酸鋰，以此作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)PIC平臺(tái)，并從小型化、降低成本和可擴(kuò)展的PIC制造中受益。

  ELENA將是世界首個(gè)基于工藝設(shè)計(jì)套件 (PDK) 庫(kù)的LNOI技術(shù)開(kāi)放存取PIC芯片代工廠。該平臺(tái)將以合適的價(jià)格向光子學(xué)行業(yè)與研發(fā)的所有感興趣的利益相關(guān)者開(kāi)放。ELENA也計(jì)劃開(kāi)發(fā)一套完整的歐洲工業(yè)LNOI技術(shù)供應(yīng)鏈，包括LNOI晶圓制造、高良率制造工藝代工服務(wù)、包含PDK的設(shè)計(jì)軟件以及 LNOI PIC的封裝和接口。合作伙伴包括通過(guò)開(kāi)發(fā)面向電信、量子技術(shù)和微波光子應(yīng)用PIC來(lái)展示技術(shù)和可用成果的終端用戶。

  LNOI – 新一代PIC有前景的材料

CSEM LNOI芯片

  LNOI是PIC最有前景的新型平臺(tái)之一，具有一系列獨(dú)特有趣的光學(xué)特性，例如：高電光系數(shù)、高固有二階和三階非線性以及大透明窗口（350–5500nm）。鈮酸鋰單晶薄膜硅襯底鍵合的研究也給探索鈮酸鋰在PIC領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)開(kāi)辟了一條新途徑。

  目前，除LNOI以外，歐洲基于硅 (Si)、氮化硅 (SiN) 和磷化銦 (InP)等其他光子材料的PIC平臺(tái)具有不同的功能。LNOI可成為這類(lèi)平臺(tái)技術(shù)的補(bǔ)充，因?yàn)樗趶V泛的波長(zhǎng)范圍內(nèi)（從可見(jiàn)光到中紅外）具備最新改進(jìn)的能力，包括具有極低工作電壓(Vπ<1v)的超高速電光調(diào)制器(>100 GHz)、快速光開(kāi)關(guān)、快速可調(diào)諧諧振器和激光器以及芯片非線性波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。新功能將使量子技術(shù)、電信、激光雷達(dá)和傳感等廣泛的應(yīng)用受益。

  完整的歐洲供應(yīng)鏈

  除了高產(chǎn)量的制造工藝和PDK庫(kù)外，ELENA計(jì)劃為L(zhǎng)NOI平臺(tái)搭建一套完整的歐洲供應(yīng)鏈，以支持其工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大。 這包括：

  建立以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)150mm光學(xué)級(jí)LNOI晶圓的工藝；

  開(kāi)發(fā)可靠、靈活的封裝解決方案，提供LNOI芯片與光纖耦合以及與其他PIC平臺(tái)集成的接口；

  開(kāi)發(fā)面向電信、量子技術(shù)和微波光子不同用例的四個(gè)PIC原型設(shè)計(jì)來(lái)展示該技術(shù)并驗(yàn)證結(jié)果。

  合作伙伴

  ELENA項(xiàng)目由歐盟委員會(huì)的H2020計(jì)劃資助?？傤A(yù)算為500萬(wàn)歐元，項(xiàng)目周期為42個(gè)月，從 2022年1月1日至2025年6月30日。ELENA由瑞士電子與微技術(shù)中心(CSEM)負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)和協(xié)調(diào)。該項(xiàng)目聯(lián)盟由三個(gè)領(lǐng)先的研究機(jī)構(gòu)、四家大型公司和三個(gè)中小公司組成，具備實(shí)現(xiàn)目標(biāo)所需的所有能力。項(xiàng)目網(wǎng)站: www.project-elena.eu

  十家合作參與者分別是：瑞士電子與微技術(shù)中心(CSEM)、法國(guó)SOITEC SA、德國(guó)VPIphotonics GmbH (VPI)、瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETHZ）、德國(guó)Vanguard Automation GmbH（VA）、法國(guó)泰利斯公司（THALES SA）、法國(guó)III-V LAB、德國(guó)羅森伯格（Rosenberger）、法國(guó)L-up SAS、法國(guó)原子能委員會(huì)電子與信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(CEA-LETI)。