IT之家 8 月 4 日消息，據中國移動研究院官方公眾號今日消息，近日，中國移動研究院成功自主研制出首款新結構硅基外腔混合集成光源芯片。該芯片憑借 34.2 Hz 本征線寬（衡量信號頻率穩(wěn)定性的核心指標），實現了相位噪聲比現有產品降低三個量級（本征線寬從數十 kHz 降低到數十 Hz）的突破性進展，為 T 比特級（每秒可傳送萬億比特數據）下一代光傳輸激光器演進提供了全新解決方案。

其研究成果“Sub-Hz linewidth fully integrated photonic microwave generation based on low noise hybrid InP / Si?N? comb laser”被光學領域頂級學術期刊 Photonics Research 錄用（影響因子 7.2，中科院 1 區(qū) TOP）。

據介紹，面向 T 比特級代際演進，“擴波段”和“提速率”是兩個首要挑戰(zhàn)。一方面，頻譜需在現有 C+L 波段基礎上進一步擴展，潛在的 S+C+L 波段覆蓋范圍將由 100nm 提升到 180nm；另一方面，信號波特率將有望由 130GBaud 提升至 200GBaud。

以上兩點均對 T 比特級代際演進中光傳輸芯片的性能提出了嚴峻挑戰(zhàn)。同時，相較于相對成熟的電芯片，光芯片的創(chuàng)新往往依賴于新物理機制與新材料突破。因此，開展光傳輸基礎芯片創(chuàng)新研究，對中國移動把控下一代光傳輸技術演進、引領 T 比特級代際革新具有戰(zhàn)略意義。

中國移動研究院以 T 比特級高速相干光通信的“引擎”—— 可調諧窄線寬激光器為核心突破口，系統(tǒng)性地布局超寬譜、超高速光傳輸基礎芯片研究。針對 T 比特級波段擴展和速率提升兩大核心挑戰(zhàn)，團隊通過三大技術創(chuàng)新突破了傳統(tǒng)方案的瓶頸，實現波段覆蓋提升 100%、線寬降低三個量級的性能提升，為 T 比特級光傳輸系統(tǒng)的實現奠定堅實的高性能芯片基礎。

▲ 自研硅基外腔激光器 (a) 晶圓及 (b) 芯片（片上刻蝕 CMRI 標識）

IT之家附具體優(yōu)勢如下：

新型外腔結構，無損擴展調諧范圍。創(chuàng)新提出“反向游標”結構，相比傳統(tǒng)結構在實現調諧范圍倍增的同時不引入額外差損，解決了傳統(tǒng)方案在寬譜調諧與精細化選頻之間的結構性矛盾。該芯片可實現超 200nm 超寬譜調諧，相比現有商用產品提升 100%，能夠支持 T 比特系統(tǒng)中 S+C+L 乃至更寬波段的一體化覆蓋。 攻克增益瓶頸，實現多波段無縫切換。提出多波段增益耦合結構，突破傳統(tǒng)方案中單增益芯片對波段范圍的限制，并通過一體化外腔選頻設計，實現多波段無縫切換。 低損氮化硅諧振腔，線寬性能實現突破。采用超低損耗氮化硅諧振腔混合集成技術，實現小于百 Hz 的超窄洛倫茲線寬，僅為現有商用產品的千分之一，可將通信中相位相關數字信號處理開銷降低三個量級。

中國移動研究院介紹稱，項目團隊歷經三年攻關，全程主導從結構設計、參數仿真到版圖布局、流片封裝、原型驗證全流程研發(fā)，先后完成兩次晶圓迭代流片以及七次原型封裝驗證，編寫芯片核心結構代碼數千行。

在實現調諧范圍、線寬等關鍵性能指標突破的同時，項目團隊還通過優(yōu)化結構設計和版圖布局，將芯片面積縮減 90%，達到 1.5mm×4mm，且兼容標準的緊湊型 nano 封裝，具備產品化應用前景。該芯片是中國移動首款全自研光源芯片，從設計、制備到封裝均在國內完成，實現了全鏈條自主可控。