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摘要
微电子技术使电子器件从分立走向集成，带来成本、可靠性、功耗和体积等方面长达几十年的指数级改善，是电子信息技术能够得到广泛应用的关键。当前，电子信息技术正遭遇带宽和能耗等瓶颈制约，摩尔定律步履维艰。光子作为另一种主要的信息载子，具有高带宽、高速率、低功耗和高并行等特性，信息技术的继续进步必须更为倚重光子。但是，光子器件的成本、可靠性和规模生产性等方面严重落后于电子器件。因此，基于电子器件发展的历史经验，我们提出光电子“微电子化”,强调光电子以“集成”为发展轨道，以“光电融合”为发展方向。以集成为发展轨道，是强调光电子需借鉴微电子的经验，以适应现代信息系统对器件的要求。光电子的集成化发展有3个主要特征：一是芯片平台硅基化，二是集成规模稳步提升，三是生产模式向fabless演进。以光电融合为发展方向，是强调光电子需与微电子相互结合，通过两者的器件一体化、功能融合化来共同解决信息技术目前面临的带宽、速率和功耗等挑战，以适应数字孪生和元宇宙等应用的要求。光电融合主要有芯片和系统两个层面，涉及到单片光电集成、光电共封装(CPO)、混合光电集成、设备解汇聚和光电混合计算等。光电子“微电子化”不仅是一种技术发展指引，还将对信息光电子产业形成重要影响。文章从市场、竞争、企业和产品等角度进行了开放式思考，指出其可能引发产业重塑。信息光电子发展的“微电子化”是信息技术继续前进的客观要求。一方面，光子正由传输技术泛化为信息通信技术(ICT)全域的泛在连接技术，宏尺度上从地面进入海洋和太空，微尺度上从架间、板间进入板内、封装内和片内。另一方面，光子将由带宽提供技术泛化为ICT全域的硬件基础技术，从传输和连接进入计算、处理和路由等复杂功能域。光电子的“微电子化”将使光子不仅有潜力而且有能力充分发挥自身优势以支撑信息技术的继续进步。
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单位鹏城实验室
