硅在信息社会的古今未来及作用
图/文 刘丹阳
2022年3月10日晚，材料科学与光电技术学院副院长薛春来研究员面向国科大大二年级的本科生展开了一场科研Ⅳ讲座，讲座题为《硅基光电子集成与未来信息系统的发展》。讲座主要介绍了在信息时代硅何以成为在信息时代不可或缺的元素，以及硅基器件的效率即将达到极限的当下，信息系统未来发展的方向。
讲座聚焦硅基光电子集成，可分为三个部分：该领域发展的背景与意义、主要研究与现状和未来发展趋势。
讲座由人类社会的发展历程和主要生产工具的变革切入，信息社会被称为“硅器时代”，硅器件的重要性可见一斑。首先，由于集成电路、终端及互联网、数据中心及超算技术等是信息时代的代表性技术，而硅在这些领域均扮演了重要角色。以集成电路为主，薛春来为同学们依次介绍了集成电路的发展历史和重要意义，用集成电路材料体系的变更论证了硅在其中的重要作用。
其次，讲座表述了集成电路技术目前面临的问题：物理极限限制了晶体管的特征尺寸持续减小，信息传输的能耗控制问题，集成度的极限及其对芯片性能的限制，以及研发资金投入问题。面对信息传输的瓶颈，目前的趋势是在微电子芯片中引入光互连技术。薛春来详细阐述了光互连的优缺点和关键之处。他还简单介绍了光电子器件的发展趋势、异质结半导体激光器、光纤通信、光电融合集成等新概念和新技术，让同学们对该领域有了大致的了解。
讲座最后是对硅基光电子集成研究的时下热点的罗列与介绍。该领域目前的主要趋势是微电子技术与光子技术的融合，得到的芯片不仅可以集合二者优势，还能达到超高集成度。可编程硅光电子芯片、光学相控阵方案的激光雷达、硅基光学陀螺仪、硅基光传感等等，新的技术在不断发展着。
在最后的总结中，薛春来研究员再次强调了集成电路、计算机和网络三大技术在信息时代的基石作用和光电融合的必然趋势；并为认真听讲后提出问题的同学们答疑解惑。
