2025九峰山論壇&化合物半導體產業博覽會第二日干貨滿滿的平行論壇拉開序幕,產學研用加速破壁,協作創新,掀起化合物半導體技術攻堅熱潮。
在AI算力革命下多種類腦硬件計算架構引發人們的無限遐想,于光通訊技術爆發前夜圍繞硅光集成、芯片級光互連方案展開激辯,異質異構集成技術、微轉印集成技術、光子芯片異質鍵合等突破性方案接連拋出............同期功率電子、先進半導體檢測技術、化合物半導體關鍵材料、EDA功率工具與生態鏈、無線電子技術等平行論壇亦人頭攢動。密集的思維交鋒中,化合物半導體技術圖譜漸次清晰,硬科技浪潮奔涌向前。
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近年來,隨著人工智能、大數據、云計算等信息技術產業的飛速發展,實時數據呈現爆炸式增長,對處理器芯片的運算能力提出了新的挑戰。同時隨著集成電路技術進入后摩爾時代,以CPU、GPU為代表的傳統芯片,基于傳統馮·諾依曼架構,計算單元與存儲單元的分離造成頻繁的數據搬運,形成速度、功耗瓶頸,在近年來興起的神經網絡等數據密集型計算任務上問題進一步凸顯。未來智能計算需求仍面臨指數增長,亟需從器件創新、架構創新層面為后摩爾時代算力持續增長提供新的驅動力,神經形態與類腦計算技術平行論壇的嘉賓分享了各自的思路與研究成果。
復旦大學張續猛老師
復旦大學張續猛老師表示,神經形態計算技術借鑒了生物大腦的信息處理方式和架構,正在引領智能化時代的技術革新,在低功耗端側智能領域具有可觀的應用前景,阻變器件具有本征神經動力學特征,是構建神經形態系統的理想基礎器件。同時他介紹了其課題組近期的探索工作,包括構建憶阻H-H神經元電路,實現24種脈沖編碼方式,打破了傳統CMOS電路高仿生-輕量化瓶頸;耦合鐵電和電荷俘獲機制,制備長短時程融合突觸器件與陣列,利用其時空加權能力,實現了軌跡預測與運動目標腦補等。
北京大學信息工程學院副院長、科學智能學院副院長楊玉超
北京大學信息工程學院副院長、科學智能學院副院長楊玉超表示,存算一體是突破當前算力瓶頸的關鍵技術之一,憶阻器作為一種新型非易失性存儲器件具有高速度、低功耗和高密度等優勢,基于憶阻器的存算一體芯片技術是未來智能芯片發展的重要路徑。其項目組研發出了一種可支持多種工作模式的憶阻器,并將其與光晶體管進行集成,構建了一個具有可重構特性的視覺感存算一體化集成陣列MP1R與硬件系統,這種系統不僅能夠實時感知和處理圖像,還能夠通過新型硬件支持多種神經網絡算法,克服現有視覺感知硬件在光圖像信息處理和編碼功能上的不足。
清華大學集成電路學院長聘副教授高濱
同樣是針對憶阻器的分享,清華大學集成電路學院長聘副教授高濱表示傳統的計算芯片都是面向確定性計算進行處理的,在經典的深度人工神經網絡計算中可以展現出較高的效率,但是在不確定性計算中卻效率很差,利用憶阻器微觀物理機制中的本征隨機性和存算一體特性實現多種不確定性的計算功能,構筑貝葉斯神經網絡、同態加密等多種新型計算架構,能夠實現在開放性環境下的風險感知、主動學習、聯邦學習等新功能,同時實現計算開銷的大幅降低。
上海交通大學電子信息與電氣工程學院教授劉剛
為解決AI技術發展所需要的強大算力硬件需求,上海交通大學電子信息與電氣工程學院劉剛教授表示,分子突觸是發展未來碳基仿生計算技術的優勢基礎器件。其課題組利用一種具有簡單化學結構的有機小分子四苯基卟啉四磺酸(TPPS)制作出分子計算芯片,可以模擬人腦高效的工作方式,同時嘗試解決了高速、低功耗、非易失性輸運調控的矛盾問題,集成制造中的穩定性、可靠性、均一性和良率問題以及系統應用中的建模工具與先進算法缺失的問題,不失為是發展未來高性能計算技術的一種方案。
南京大學類腦智能科技研究中心副主任梁世軍
南京大學類腦智能科技研究中心副主任梁世軍教授表示,傳統半導體器件,例如光電與電子的功能化依賴于化學摻雜手段,一旦制備,器件功能無法進行調控,因此迫切需要通過增強單一器件的功能開發新型的信息處理技術,滿足智能時代的高能效信息處理需求。不同與傳統半導體,二維智能器件能夠通過在材料層面的調控,將傳統、存儲、計算、通信等功能在材料中實現了融合,有望為解決人工智能時代所面臨的能效瓶頸提供新的思路,但需同步思考如何解決智能器件基本結構的設計與制備、器件物理模型的構建、大規模集成技術等科學與技術挑戰。
華中科技大學教授葉鐳
華中科技大學葉鐳教授同樣表示二維材料是構建“存算感連”一體化人工智能硬件的優異候選材料,并通過其課題組完成的多光場協同調控的光學神經網絡、可重構神經網絡通路、功能重構的人工視覺硬件等多項基于二維材料的人工智能硬件實現成果,為滿足未來人工智能計算需求提供了新的思路。
此外,該論壇還深度探討了氧化物基神經形態器件、基于硬件-算法協同的低能耗存算一體技術、神經網絡啟發的類腦計算架構與芯片設計等話題。
光電子技術作為信息時代產業加速器,正推動通信、傳感、醫療、能源、計算等領域創新,在高速光纖通信、激光加工、等場景中展現巨大市場潛力。光電子技術平行論壇聚焦了材料科學、器件設計、系統集成等領域的最新進展,并探討技術創新與產業升級路徑。
騰訊光網絡架構師封建勝
智算中心超大規模互連網絡具有高質量、高帶寬、高效能性價比等特性,因此需要更加穩定可靠的解決方案。騰訊光網絡架構師封建勝指出,具備高性能、大余量等優點的平層光互連技術可成為質量更高、故障率更低的光互連解決方案。但封建勝認為現有方案各有優劣,以誤碼率為例,DSP方案互連性能最佳,其次是LRO方案和LPO方案,因此要綜合考量。他對現有方案給出幾點改進建議:首先,采用平層光互聯技術提高靈敏度點的誤碼率Margin,其次,需要硅光Foundry開發異質集成工藝,在硅光芯片中集成低噪聲SOA;最后,需要開發者具有端到端的設計和仿真能力。
海思光電子有限公司技術專家曹攀
智算中心網絡中高速、大容量的光互聯是支撐大模型高效訓練的關鍵技術。海思光電子有限公司技術專家曹攀在報告中指出,EML因其高帶寬、良好輸出功率、優異消光比、低驅動電壓、緊湊尺寸、低功耗和成本效益而成為一種有前景的解決方案。海思光電通過通過優化芯片設計、器件封裝和創新的系統方案,使EML支持的單Lane速率從100Gbps到200Gbps。并且,海思光電子的高速EML激光器實現了110GHz的3dB帶寬,實現30km標準單模光光纖傳輸。
北京摩爾芯光科技有限公司總監賈連希
基于硅光子技術的調頻連續波激光雷達近年來取得了長足的進展,北京摩爾芯光科技有限公司總監賈連希介紹了公司在該領域的成果。摩爾芯光的FMCW激光雷達,利用高度集成化SoC芯片實現了FPGA替代,有效解決了FPGA架構中硬件設計復雜、功耗過高的一系列技術挑戰。憑借原生抗干擾能力,無論各種天氣狀況,FMCW激光雷達都能保持穩定的性能,無懼鬼影和高反膨脹現象。
中國科學院半導體研究所副所長薛春來
基于傳統化合物半導體材料的紅外成像芯片在提升陣列規模、制造效率和魯棒性等方面面臨極大挑戰。中國科學院半導體研究所副所長薛春來認為,硅基VI族合金材料是實現硅基短波紅外探測的優選材料體系。半導體所在此領域取得了一系列進展,如利用CMOS兼容的制造工藝實現了硅基鍺錫焦平面成像陣列芯片的制備。此外,還實現了首個硅基IV族材料短波紅外焦平面成像,證明了硅基高性能短波紅外成像的可行性,為大規模、高密度硅基紅外FPA的實現奠定了設計、制造基礎。
蘇州工業園區納米產業技術研究院有限公司總經理蔡勇
“中國薄膜鈮酸鋰(LNOI)光芯片處于產業化前夜”,蘇州工業園區納米產業技術研究院有限公司(MEMS RIGHT)總經理蔡勇表示,MEMS RIGHT采用標準光刻工藝的鈮酸鋰薄膜電光芯片研發生產代工線,已實現大線寬模斑轉換器高速電光調制芯片的成功流片。他還特別指出,CPO可能成為3.2T及以上代際的解決方案,鈮酸鋰廠商有必要關注CPO兼容問題。
華中科技大學光學與電子信息學院黨委書記唐明
華中科技大學光學與電子信息學院黨委書記唐明以業界最新進展和課題組近期研究成果為依托探討超高速短距相干光互連的可能路徑、發展方向與應用潛力。唐明表示,同源相干傳輸有可能是向單波1.6/3.2T演進最好的簡化相干方案,因為可以顯著降低DSP功耗,極大放寬器件要求,兼容ASIC架構,保持經典相干SE。他還指出,“光域創新/以光補電”在先進制程不易獲得、算力提升趨于邊際的形勢下成為必由之路,發展潛力巨大。同時,同源相干架構在短距DCN互連之外的研究與應用充滿機遇,包括了長距、星間通信等。
此外,該論壇報告還深度探討了人工智能光電計算芯片的機會與挑戰、可編程光子芯片等前沿方向,多維度展現了光電子技術在算力融合與芯片架構創新領域的最新發展水平。
在后摩爾時代,傳統半導體技術發展遭遇瓶頸,而異質異構集成技術憑借跨維度融合不同半導體材料與器件的能力,打破單一材料局限,重塑芯片集成模式。異質異構集成技術平行論壇聚焦先進封裝、三維集成、晶圓鍵合技術等關鍵領域,致力于提升芯片性能與功能密度,突破材料兼容、信號傳輸等技術壁壘,為低功耗、高效率的系統級集成開辟新路徑,推動半導體產業向更智能高效的方向邁進。
華中科技大學光學與電子信息學院院長唐江
隨著物聯網、人工智能等前沿技術的蓬勃發展,信息的高效流轉與精準呈現成為關鍵。以信息獲取與顯示領域為例,圖像傳感器需要將光電二極管與 CMOS 讀出電路相連,顯示器件則需實現光電二極管與 TFT 驅動電路的電氣連接。華中科技大學光學與電子信息學院院長唐江分享了團隊在量子點紅外探測器和鈣鈦礦發光二極管方面的創新成果,其團隊研制的高性能、低成本短波紅外成像芯片,不僅能實現高清成像,還具備穿云透霧的獨特功能。目前,量子點紅外探測器已經達到消費級穩定性,正在向車規級穩定性發展。
甬江實驗室功能材料與器件異構集成研究中心主任萬青
晶圓鍵合和減薄作為后摩爾時代的核心共性技術,在芯片先進封裝、MEMS 傳感器、功率電源及光電子芯片等領域具有重要產業化價值。甬江實驗室功能材料與器件異構集成研究中心主任萬青展示了團隊獨創的超低成本室溫臨時鍵合技術,結合精密背面減薄工藝,成功制備了8-12英寸、厚度為15微米的單晶硅晶圓。未來,團隊計劃進一步降低減薄后的晶圓厚度偏差,并將技術拓展至磷化銦、氮化鎵和氧化鎵等晶圓體系,為多元材料集成奠定基礎。
Besi Austria GmbH 技術負責人 Martin Kainz
在鍵合設備創新方面,傳統熱壓鍵合工藝由于存在焊料橋接、空洞形成以及對助焊劑殘留敏感的底部填充等挑戰,已無法滿足微間距鍵合要求。尤其在大尺寸芯片應用中,助焊劑殘留的清潔工作會受到空間幾何限制的影響。Besi Austria GmbH 技術負責人 Martin Kainz 介紹的新型熱壓鍵合機,集成對準檢測相機與自動吸嘴更換器等核心模塊,在 3σ 標準下達成 ±0.5µm 的高精度定位,能夠實時補償熱變形帶來的誤差,確保鍵合過程的穩定性。同時,搭載 Besi實時鍵合質量評估算法系統,通過動態監測與反饋優化,相比傳統免助焊劑鍵合工藝,顯著提升鍵合點的結合強度與一致性,為微間距、大尺寸芯片鍵合提供了高效可靠的解決方案。
拓荊鍵科 (海寧) 半導體設備有限責任公司副總裁郭萬里
化合物半導體(如 GaN、InP 等)在異質外延生長和鍵合過程中,因晶格常數不匹配會產生位錯、應力及鍵合精度失準等問題。拓荊鍵科 (海寧) 半導體設備有限責任公司副總裁郭萬里分享了針對鍵合波控制的系統性解決方案與創新技術,并闡述了企業在鍵合及相關產品領域的戰略布局,為化合物半導體鍵合技術的發展提供了新方向。
CUMEC 硅基光電子中心主任馮俊波
近年來,AI 和大數據的爆發式增長催生了對高帶寬、低功耗光互連的迫切需求,加速了硅光技術的產業化進程,也對硅基光電子集成技術提出更高要求。CUMEC的SIN平臺是國內首次完成8英寸800nm氮化硅光子集成平臺,配套完成器件庫開發,器件庫數量基本包含了氮化硅平臺基礎器件。CUMEC 硅基光電子中心主任馮俊波指出,未來硅基光電子工藝的重點在于實現更高集成度硅光芯片量產、推動 CPO 技術普及、降低成本、拓展新材料應用、加速標準化進程,并在數據中心、自動駕駛、生物醫學等領域實現大規模應用。
九峰山實驗室主任工程師權志恒
九峰山實驗室主任工程師權志恒提出,通過異質集成將新材料、薄膜 chiplet 融入硅基光電子平臺,可充分發揮不同半導體及功能材料的特性,構建高性能光電子器件與新型集成芯片系統,滿足高速光通信和 AI 計算等領域對大帶寬、低功耗的功能需求。
中國電子科技集團公司第五十五研究所高級工程師王宇軒
微轉印集成技術作為異質集成的重要分支,能夠在異質、復雜襯底表面實現單元器件的選擇性、規模化集成,極大提升了異質集成操作的靈活性。中國電子科技集團公司第五十五研究所經多年研究已形成以GaAs、InP及銻化物為代表器件的微轉印集成能力,成功實現 InP 基光電探測器、光電異質集成電路等多種器件的集成。五十五所高級工程師王宇軒指出,在后摩爾時代,異質異構集成技術是提升電路與器件性能的核心突破方向。其中,微轉印集成技術憑借其獨特優勢,在跨材料體系、跨物理維度、跨功能模塊的融合應用中展現出巨大潛力。
此外,論壇還討論了GaN/Si CMOS單片異質集成的可行性、三維異質異構集成金剛石先進散熱技術、光電共封裝CPO等等,眾多技術突破正不斷拓展半導體產業的邊界,為未來智能時代的發展提供堅實的技術支撐。
第三代半導體通過材料性能躍遷推動電力電子系統效率提升,是未來十年全球科技競爭的戰略制高點,“十四五” 規劃將第三代半導體列為重點發展方向,而中國在該領域的產能擴張與關鍵技術測試標準方面已躋身全球先進行列。
第三代半導體產業技術創新戰略聯盟秘書長&標準化委員會主任楊富華
第三代半導體產業技術創新戰略聯盟秘書長&標準化委員會主任楊富華在第三代半導體產品評測與標準研制平行論壇開場致辭中指出,國家現在強調各工業高質量發展,這意味著需要制定高標準,希望產學研各界積極建言獻策,將團體標準制定與產品應用有機結合起來,才有獲得更大的價值和意義。
工業和信息化部電子第五研究所研究員、國家重點實驗室總師陳媛
在SiC MOSFET標準進展研討中,工業和信息化部電子第五研究所研究員、國家重點實驗室總師陳媛老師特別分享了曾在IEC國際標準會議上發聲并得到同意和改寫相關Roadmap的三項SiC MOSFET 動態可靠性試驗標準及其試驗方法與失效機理。
她指出,AQG324也要求針對 SiC 器件開展動態柵偏、動態反偏/動態H3TRB,但是相關試驗條件仍然存在爭議。動態柵偏、動態反偏/動態H3TRB的電壓變化率、頻率、占空比、正負電壓幅值、溫度等試驗條件都會對退化速率產生影響,相關試驗電路和試驗步驟也不明確,需要進一步細化相關要求。
智新半導體有限公司開發經理王民
針對SiC模塊新能源汽車主驅應用,除了動態可靠性測試,智新半導體有限公司開發經理王民還從工程實踐角度特別補充闡述了兩個針對芯片和模塊的加嚴可靠性測試項目:PCsec秒級功率循環和PCmin分鐘級功率循環。同時,他還指出,如今封裝廠用前道工序的老化,提前為客戶的帶載老化進行加嚴測試,保證客戶電控逆變器的良率。
廣東工業大學集成電路學院教授,CASA標準化委員會GaN功率器件與模塊工作組召集人賀致遠
對于最近再次“翻紅”的GaN功率可靠性測試,廣東工業大學集成電路學院教授,CASA標準化委員會 GaN 功率器件與模塊工作組召集人賀致遠老師則特別梳理了穩定性測試、可靠性測試(加速壽命評價)和魯棒性測試(瞬態電壓、UIS、短路等)的關鍵技術點、先進方法和國際國內相關廠商的參數對比,并介紹了聯盟GaN標準工作的整體進展和思路,與會者收獲良多。
此外,論壇還討論了半導體功率模塊高濃度硫化氫試驗方法發展與應用、SiC功率器件測試挑戰與標準體系布局規劃、GaN功率器件開關運行狀態可靠性試驗方法研究進展、各種材料表征技術在寬禁帶半導體里的應用等議題。
2025CSE次日精彩
2025CSE展會第二天精彩繼續!近300家參展商,覆蓋“材料-設備-制造-應用”全產業鏈,各環節龍頭齊聚,彰顯化合物半導體產業熱度與集群效應。外地參展商占比超70%,體現光谷打造化合物半導體產業高地的號召力。
第三代半導體機器人快充新技術研討會精彩開講,深度構建研發到應用的機器人快充全產業鏈垂直交流平臺,集中呈現了碳化硅/氮化鎵第三代半導體材料在機器人快充系統、智能充電管理等前沿應用成果,為機器人產業鏈上下游企業提供了技術參考。寬禁帶半導體材料展邊論壇觀眾嘉賓濟濟一堂,聚焦材料協同創新與跨領域應用,深入探討了氮化鎵及第四代半導體發展的方案,推動金剛石、GaN與氧化鎵從實驗室競爭走向場景化互補......
