重磅成果登上《Science》!
20 小时前 / 阅读约10分钟
来源:集微网
极钼芯科技联合南大突破二维半导体量产化瓶颈,成果登《Science》;北大团队6G无线通信取得新突破;华中科技大学团队提出DTDM控制架构,研制出光电融合全集成偏振、偏压协同控制芯片。

1、极钼芯携手南大再登《Science》:定制化装备攻克二维半导体量产动力学难题

2、北大:电子学院王兴军-舒浩文团队成果入选2025年中国十大科技进展新闻

3、华中科技大学:学院谭旻研究团队发表单片集成光电融合芯片重要成果


1、极钼芯携手南大再登《Science》:定制化装备攻克二维半导体量产动力学难题

2026年1月30日,极钼芯科技联合南京大学突破二维半导体量产化的生长动力学调控瓶颈,成果再登《Science》。三个月内两度登顶,标志着我国在该领域实现从"单晶制备"到"可量产化"的跨越,打通实验室到产业的核心环节。

图1.Extremo Oxy-MOCVD 200 ultra

从“实现生长”到“优化生长”:

技术维度的战略升维

2025年10月,突破衬底工程,实现6英寸单晶普适制备。本次突破直指产业化工艺核心——生长动力学控制。Oxy-MOCVD设备围绕南大工艺理念深度定制,以"氧辅助预反应动力学调控"与"无氢低碳硫源输运"双系统,从源头重构生长环境,从根本上破解晶畴尺寸小、生长速率低与碳污染等量产瓶颈,实现实验室制备到产业化的跨越。

图2.MOCVD生长动力学过程

产业化闭环:

从技术突破到生态构建的质变

本次成果的深远意义在于,它与此前的突破共同构成了一个自主、可控、完整的产业化技术闭环:

  • 技术闭环形成:衬底工程与生长动力学调控相得益彰,形成了驱动二维半导体产业化的 “双引擎”,覆盖了从衬底到材料生长的全链条核心工艺。

  • 装备自主深化:Oxy-MOCVD设备实现了100%国产化,并证明了其在支撑国际最前沿工艺创新上的卓越能力,标志着我国在高端半导体装备领域已从“自主可用”迈向“引领定制”的新阶段。

  • 应用落地加速:动力学调控技术使材料在均匀性、纯度、电学性能上达到全新的高度,可无缝对接下一代埃米级芯片、柔性显示等高需求场景,预计将大幅缩短从材料到芯片的产业化进程。

图3.6英寸MoS2单晶表征

战略宣言:

以材料和装备的研发引领,赋能产业未来

在全球竞逐后摩尔时代技术制高点的背景下,极钼芯科技通过本次合作,印证了极钼芯科技作为“二维半导体材料和设备研发引领者”的使命与实力。公司通过“工艺与设备深度协同”的原创模式,证明了中国企业有能力在前沿科技领域,完成从原理创新、技术实现到装备定义的全链条引领。

第一次,我们证明了中国的装备能做出世界级的材料。第二次,我们证明了中国的创新能定义世界级的工艺和装备。这不仅是技术的迭代,更是角色和层级的跃升。作为引领者,我们将继续锚定“十五五”战略方向,深化这一创新范式,推动二维半导体从“中国创新”“中国制造”走向“中国智造”“中国定义”,为全球半导体产业的下一个时代贡献核心力量。

2、北大:电子学院王兴军-舒浩文团队成果入选2025年中国十大科技进展新闻

1月26日,由中国科学院、中国工程院主办,中国科学院院士和中国工程院院士投票评选的2025年中国十大科技进展新闻、世界十大科技进展新闻在北京揭晓。电子学院王兴军教授-舒浩文研究员团队成果《我国科学家在6G无线通信领域取得新突破》入选2025年中国十大科技进展新闻。

我国科学家在6G无线通信领域取得新突破

6G作为下一代无线通信网络,需要在多样化场景下满足各种频段的无线信号高速传输。然而,传统电子学硬件仅适应于单个频段,不同频段的器件又有不同的设计、结构和材料,很难实现跨频段或全频段范围的工作。

为此,电子学院王兴军教授-舒浩文研究员团队及香港城市大学王骋教授团队联手,历经4年,自主研发出超宽带光电融合集成系统,首次实现全频段、灵活可调谐的高速无线通信,有望为未来更畅通可靠的6G无线通信提供保障。该系统的无线信号从0.5GHz(千兆赫兹)到115GHz范围内任一频点都可实现高速传输,全频段兼容能力国际领先。该系统还具有灵活可调谐能力,在信号受到干扰时,能动态切换至安全频段建立新的通信通道,提升了通信的可靠性和频谱利用效率。团队提出的“通用型光电融合无线收发引擎”概念,彻底克服了带宽、噪声性能与可重构性之间难以兼顾的根本挑战。

该研究成果将催生更为灵活、智能的AI无线网络,并重塑未来无线通信的格局。其不仅能够基于“AI原生”的理念,通过植入AI算法实现硬件参数的动态自适应调整,从而应对复杂多变的通信环境,还能够被应用于通信感知一体化场景,通过加载线性调频信号,同步实现实时数据传输与环境精准感知。该方案还将产生显著的产业链带动效应,特别是为宽频带可重构天线等关键器件的创新发展注入新动力。

研究团队制备的超宽带光电融合芯片

北京大学王兴军-舒浩文团队长期从事集成光电子器件与光电子片上信息系统的相关研究,近五年在Nature(3篇)、Nature Photonics、Nature Communications(12篇)、Science Advances、Light:Science&Applications 等期刊发表系列成果,团队成员获各学会优博、青托、博新计划资助。团队长期招收光电子方向博士、博士后及研究人员。

关于两院院士评选中国/世界十大科技进展新闻

“两院院士评选中国/世界十大科技进展新闻”活动由中国科学院、中国工程院主办,中国科学院学部工作局、中国科学报社承办,是科技领域历史最悠久的科普评选活动之一,至今已举办了32次。评选结果经新闻媒体广泛报道后,在社会上产生了强烈反响,使公众进一步了解国内外科技发展动态,对普及科学前沿知识起到了积极作用。

3、华中科技大学:学院谭旻研究团队发表单片集成光电融合芯片重要成果

近日,华中科技大学集成电路学院谭旻研究团队在光通信领域顶级期刊《Journal of Lightwave Technology》(JLT)发表题为“Simultaneous Bias-Polarization Control with Dissimilar Time-Division Multiplexing in Electronic-Photonic Monolithic Integration”的研究论文。该研究针对大规模光电融合系统面临的可扩展性难题,提出了一种新型的非相似时分复用(Dissimilar Time-Division Multiplexing, DTDM)控制架构,并基于IHP 250nm BiCMOS工艺成功研制出我国首款光电融合全集成偏振、偏压协同控制芯片。

一、研究背景与挑战

随着人工智能、机器学习及云计算驱动的数据流量爆发式增长,光互连技术正加速向大规模、高密度集成方向演进。在光子集成电路(PIC)中,器件性能极易受工艺偏差、环境温度波动及机械应力的影响,特别是马赫-曾德尔调制器(MZM)的偏置点漂移与光路中的偏振态(SOP)旋转,严重制约了链路的信号质量与稳定性。为了维持系统的可靠运行,必须引入有源反馈控制电路对这些物理参量进行实时校准与锁定。

然而,现有的控制架构难以同时兼顾集成度与异质兼容性。传统的并行控制架构采用“单器件-单控制器”模式,其面积与功耗开销随集成规模呈线性增长,成为制约高密度光电融合集成的“功耗墙”与“面积墙”。常规的时分复用(TDM)技术虽然有效降低了控制器数量,但仅局限于同质器件(如多个相同的微环)的轮询控制,无法应对复杂光电系统中物理特性截然不同的异质器件协同调控需求。如何在极受限的芯片资源下,实现单一控制器对不同类型光器件的高效协同管理,是光电融合芯片领域亟待突破的关键技术瓶颈。

二、核心技术突破与性能指标

针对上述挑战,研究团队提出了一种通用的非相似时分复用(DTDM)控制架构,并基于IHP 250nm BiCMOS光电单片集成平台完成了流片验证。该架构的创新之处在于构建了统一的误差域映射机制,将MZM偏置电压与偏振态功率等不同物理维度的反馈信号归一化,从而使得单一电子控制器能够分时复用高精度的传感前端、极值锁定逻辑及驱动电路。芯片在毫秒级的时间片内,自适应地在偏压控制与偏振控制任务间切换,首次实现了异质光器件的单片协同调控。

(a)

(b)

图1 (a)并行控制、传统时分复用控制与非相似时分复用控制的对比;(b)所提出的非相似时分复用控制架构

图2光电融合全集成偏振、偏压协同控制芯片

图3 光电融合全集成偏振、偏压协同控制芯片测试结果

得益于架构层面的创新,该芯片在极简的硬件资源下实现了高性能的闭环控制,关键技术指标如下:

资源效率显著提升:相比于传统的并行控制方案,DTDM 架构实现了44.4%的芯片面积节省和23%的功耗降低,核心控制电路面积仅为0.255 mm²,总功耗低至 2.988 mW。

高精度偏压/偏振双重锁定:在偏压控制模式下,实现了0.7 rad的线性控制范围与5 Hz的跟踪带宽,有效抑制了热串扰;在偏振控制模式下,实现了高达34 dB的消光比(ER),偏振态跟踪分辨率优于0.01 rad/s。

高速链路传输能力:实测结果表明,在开启协同控制后,系统支持 100 Gbps NRZ 信号的单模传输;即使在偏压与偏振双闭环同时工作的复杂场景下,依然实现了56 Gbps NRZ的稳定无误码传输,眼图清晰张开。

综上所述,该工作不仅研制了国内首款全集成偏振、偏压协同控制芯片,更为未来超大规模、异构光电集成系统的低功耗设计提供了一条极具扩展性的通用架构路径。

团队介绍

集成电路学院博士生陈骥旻、汪宇航(已毕业)为论文共同第一作者,谭旻研究员为通讯作者。该成果获得了国家重点研发计划(2024YFB2807601)和光谷实验室概念验证项目(OVL2025YZ003)的支持。