数字化、网络化、智能化与后摩尔时代的集成电路技术发展相互融合、相互促进，即将带来一个新的时代。光电融合、复杂系统芯片化等技术成为未来发展的重要方向。光电子集成芯片技术作为下一代具有高性能、多功能的芯片技术，已经在国内外军事与民用各领域受到广泛关注，有希望成为下一代信息系统的核心。以硅基光电子为代表的光电子集成技术，正在引发电子信息产业的技术发展方式、系统设计方法、生产组织模式等发生根本性变化，在数据中心、5G通信、生物传感、微波光子、人工智能等领域有着巨大的应用前景以及现实的应用需求，新产业和新市场机会即将爆发。

联合微电子中心（CUMEC）瞄准硅基光电子这一重大战略方向，为实现高端光电子芯片的跨越式发展，谋篇布局、充分发挥平台优势。在核心技术和应用领域深耕细作，取得了多项重要的、突破性的进展。平台建设方面，芯片设计、芯片制造和封装测试三大平台取得重要成果，快速打通光电集成芯片从设计到制备、封测的核心环节，具备对外全流程服务能力，解决国内硅基光电子流片工艺平台缺乏和成套技术受制于人的局面。同时，大力布局高速硅光引擎、固态激光雷达、光子AI计算、光FPGA、硅基窄线宽激光器、硅基片上光源集成等多个领域和技术方向，取得重要技术突破，助力硅基光电子产业飞速发展。

1.发布EPDA设计软件CODE-Layout 1.0

CUMEC公司针对光电子芯片自动化设计开发设计软件CODE（CUMEC Optical Design Engine），首期发布版图设计软件CODE-Layout 1.0。该软件提供代码驱动的集成光电子芯片版图设计环境，利用自主开发的GDSII图形引擎，内置丰富的参数化器件，支持用户自定义扩展；提供强大的自动布线和波导自动化生成功能，极大提升芯片设计师在复杂光波导绘制时的效率。同时，该平台已集成CUMEC PDK提供的超过20余种参数化器件，为设计师在复杂光电子芯片绘制时提供灵活、可靠的芯片设计支持。

CODE Layout 1.0的开发实现了CUMEC公司自主研发EPDA从0到1的跨越，是在硅光芯片设计软件自主可控的重大突破，同时也标志着CUMEC公司硅光芯片设计-制造-封装测试全流程服务平台的初步成型。

2.工艺能力全面升级

芯片制造方面，CUMEC公司在去年180nm硅光工艺PDK的基础上进一步升级，发布130nm成套硅光工艺（CSiP130Cu）、300nm厚氮化硅工艺（CSiN300）和三维集成工艺（C3DS10）三套PDK。其中CSiP130Cu在CSiP180AL硅光PDK的基础上实现了工艺节点和后道金属互连技术的全面升级，工艺上实现更小的线宽（从180nm到130nm），后道工艺从单层Al互连切换至更先进的双层Cu互连，硅光器件性能得到显著提升。CSiN300 PDK实现了氮化硅波导传输损耗<0.1dB/cm等关键指标，工艺能力与国际主流平台持平。C3DS10实现三维系统集成或三维单片系统芯片的3D集成制造的同时，可提供高速信号传输硅转接板集成封装。

2021年CUMEC公司工艺能力显著提升，器件性能和工艺能力总体处于国内领先、国际一流水平，标志着CUMEC公司成为国内首个8吋异质异构硅基光电子工艺平台。

3.封测服务能力大幅提升

新封测实验室正式投入使用，净化等级分为1万级和10万级，建筑面积约400m2，具备800die/month的硅光芯片批量化封装测试能力。多通道光栅封装额外损耗≤0.2dB/facet；多通道端面封装额外损耗≤0.5dB/facet；通道间隔≤40μm的高密度封装；RF封装带宽15~25GHz@40GHz；引脚数≤512的WB/flip-chip的die级封装能力，贴装精度±2.0μm，支持自动点胶及共晶焊。CUMEC公司硅光封测平台已广泛向业界提供小批量封测服务。

4. 100G DR1硅光引擎小批量送样

针对数据中心光模块应用需求，CUMEC公司基于自主工艺平台，开发了具有自主知识产权的100G DR1高速收发引擎，实现了光源、硅光发射芯片、探测器芯片、驱动电芯片的系统集成，硅光芯片有源和无源器件性能都得到大幅提升，满足了100G DR1协议指标，实现了小批量送样。

5.激光雷达OPA芯片实现收发一体无合作目标测距

CUMEC公司在硅基相控阵激光雷达领域形成了跨越式发展，相关技术具备产业化发展前景，与产业界合作共同推动改技术的发展和落地。在硅基光学相控阵（Optical Phased Array, OPA）研究方面，与合作伙伴共同完成了具备批量化可制造的高性能硅光OPA的研制。主瓣链路损耗实现一个数量级的提升，在较小的口径和发射功率的情况下，实现了15米以上的OPA收发无合作目标测距的验证。

6. 光子AI芯片新架构实现验证

基于CUMEC公司自主CSiP180Al/CSiP130Cu硅基光电子工艺，开发具有自主知识产权的高集成度硅基光子AI芯片，新型架构将MZI计算单元消耗和计算网络损耗降低70%，实现了MNIST(准确率>98.8%)和Fashion MNIST(准确率>86%)等典型数据集的推理应用演示。硅基光子AI芯片将在数据中心、智能安防等应用场景中发挥重大的作用，提供高算力、低功耗、低延迟的AI芯片解决方案。

7.光FPGA芯片实现多功能可编程验证

可编程光芯片（光FPGA）是一款具有软件定义可重构能力、具备高度通用性的光电产品。光FPGA相关技术及产品研究有助于产业界缩短光子集成产品研发周期，降低研发成本。CUMEC公司自主研发了目前国际上已知的规模最大的通用型可编程光FPGA芯片，完成微环谐振器、滤波、光路由与光延时等多种功能自由切换验证。

8. 十K级大带宽扫频硅基窄线宽激光器完成样机开发

CUMEC公司研发了硅基窄线宽激光器样机，波长调谐范围1520-1580nm，功率＞10dBm，线宽＜100KHz，具备低相位噪声、高集成度、成本低等特点，在基于相干检测的硅光LiDAR、高速相干光通信模块、气体检测、光纤传感有较广泛应用前景。

9. 首次推出硅基片上光源集成解决方案

为了解决硅基光电子片上光源集成的问题，CUMEC公司开发了垂直出射光源模块VOLS（Vertical-Output Light Source）和水平出射光源模块HOLS（Horizontal-Output Light Source），可实现12dBm的片内输入功率，为硅光芯片光源集成提供定制化的高效解决方案。

CUMEC公司立足光电子集成产业发展需求，在过去的一年中全面提升了三大平台技术能力，并结合自身设计及工艺能力，在热点领域进行了前沿性布局及探索，与多家高校、企业达成合作，取得了可喜进展。CUMEC公司愿与产业界、学术界同仁一起，推动光电子集成产业的进一步发展。

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