比利時微電子研究中心(Imec)納米電子學研究中心和比利時國立根特大學(UGent)演示（聲稱是世界首次）在互補金屬氧化物半導體（CMOS）試產線上將磷化銦（InP）激光陣列單片集成在300毫硅襯底上（相關成果發表在自然光電子學上）。

該進展為大批量、低成本單片集成激光源的光電子集成電路生產提供了一條新的途徑。這種激光驅動的光電子集成電路會對未來邏輯和存儲芯片中的數據傳輸產生革命性的變革。

在過去的幾年里，云端數據中心服務器間的數據通信量的需求呈指數增長，隨之而來的還有社交網絡、云計算和大數據應用的迅猛增長。硅基光電子學技術確保了低成本的光纖收發器制造，反過來也為持續增長的服務器和數據中心容量提供了優化的功率效率。但是缺少單片集成的激光光源在某種程度上阻礙了這種技術的廣泛引用。硅上集成磷化銦基光源目前正推動電信網絡的長遠發展，然而由于材料間晶格常數的失配過大使得硅上很難有效集成磷化銦基光源。

Imec和UGent聲稱他們已經克服了這些結構上的差異，極大的減少了硅和磷化銦界面處的有害晶格缺陷。利用一種工業級的金屬氧化物氣相外延（MOVPE）生長反應器，有選擇的將磷化銦生長在一個預先圖形化的氧化模板上，在300毫米襯底上實現磷化銦波導管陣列化制備。隨后對波導管的頂層進行周期性格狀結構的刻蝕，為激光運轉提供所需的光反饋。

所有測試器件都演示了激光正常運轉，由一組十個磷化銦激光器組成。在泵浦光作用下可以在室溫下觀測到激光器的閾值功率大約在20毫瓦。激光性能沿著陣列變化很小，表明了異質外延生長的磷化銦材料質量很高。此外還演示了通過調節光柵參數對激光波長的分布進行精確控制。

這種新的硅基集成激光器的方式提供了一種大批量激光器的制備方法，該方法已在Imec300毫米CMOS試產線上進行生產。最新的研究致力于生長更復雜的堆疊層以實現激光的電子注入，1300納米波段的發射，以及硅基波導器件的集成。

這項工作已經實施并被列入Imec's產業聯盟計劃光輸入/輸出的一部分，致力于發展應用于高寬帶芯片級輸入輸出的可拓展硅基光互聯技術。同時，歐洲經濟委員會對該超低功耗光電子集成電路的工作給予了資金支持，該計劃旨在研究新型低功耗有源光電子器件，為下一代電子和光電子集成電路奠定基礎。

比利時微電子研究中心在光輸入/輸出的研究工作與許多重要伙伴展開合作，包括華為、格羅方德、英特爾、微軟、松下、高通、三星、海力士、索尼和臺積電。（工業和信息化部電子科學與技術情報研究所  曹惠文  唐旖濃）