近日，上海發布了《2023年上海科技進步報告》，來自上海工研院的MEMS標準工藝模塊及90納米硅光集成工藝2項國際先進水平技術成果入選。目前，上述技術已經應用于消費電子、汽車行業、便攜式生物醫療設備等。

90納米硅光集成工藝

讓信號傳輸也可“飛馳人生”

1月29日，在位于嘉定工業區的8英寸研發中試線上，設備高速運轉，每片八英寸硅基襯底上制造著數百個微型硅光芯片。芯片上，最小線寬達到了90納米，是我國目前八英寸工藝平臺能夠實現的最小硅波導尺寸。

隨著AI、通訊、自動駕駛等領域對海量數據傳輸和運算的需求漸增，集成電路的發展隨著摩爾定律的技術演進已面臨物理極限，該如何突破？上海工研院的答卷是“光”。目前，不少國內外企業正積極布局硅光技術，當電子結合光子，不僅能解決原本信號傳輸的損耗問題，甚至可以視為開啟摩爾定律新篇章、顛覆未來世界的關鍵技術。

“沒想到在這里能做到90納米硅光集成工藝，上海工研院給了我們一個意外的驚喜。” 上海近觀科技有限責任公司產品經理羅梟說，“有了這個工藝的加持，我們也在計劃加速血糖檢測和基因測序芯片的研發和中試進程。”

一個集成電路（IC）將上億個電晶體微縮在一片芯片上，進行各種復雜的運算。硅光則是集成“光”路，在數據傳輸甚至未來的數據計算中用“光”來替代“電”。

“電信號的傳輸好比一匹快馬在單車道上奔騰，而光信號傳輸更像是車流在多車道的高速公路上通行。光傳輸本身速度就快，再加上帶寬的優勢，信號的傳輸將是電信號的幾何倍數。”上海工研院技術研發部硅光總監蔡艷表示，該院在90納米硅光集成工藝領域實現了技術突破，目前該技術已經應用于光通信和數據中心的光收發模塊中。

此次入選《2023上海科技進步報告》的是國內首套90納米 SOI硅光集成工藝器件庫，隨著這一技術的發布，將助力研發團隊實現更小尺寸、更低損耗、更高帶寬、更高速率的硅光芯片的研發，有望在電信、數據中心、光互連、光傳感等領域取得突破性的應用。

MEMS標準工藝模塊

讓微型傳感器制造有了“樂高”模型

MEMS技術將微型機械和電子技術融為一體，開創了一個在微觀尺度上操作的全新世界。MEMS技術就像是在一塊芯片上構建了一個微型的復雜世界，其中包含了機械結構、傳感器、執行器，以及電子系統。

“MEMS技術的核心在于極高的制造精度和微型化。”喬啟峰是上海工研院技術研發部MEMS主任工程師。他表示，MEMS的制造過程類似于半導體芯片的制造，包括復雜的光刻、蝕刻和沉積步驟，能夠在微米甚至納米級別上精確操作。此外，利用半導體加工制造方法，MEMS技術能通過批量化制造，極大地降低傳感器產品的制造成本，真正實現了高性能、高產量、低成本的微型傳感器。

近年來，上海工研院的MEMS平臺不斷提升平臺自身的工藝能力和服務能力。

“在MEMS技術領域內，有著‘一個產品，一套工藝’的說法，這意味著每種MEMS產品都需要一套專門為它設計和定制的制造工藝，這給MEMS產品的研發和商業化帶來了很大的挑戰。”喬啟峰說，“我們在2023年發布了五套MEMS標準工藝模塊，并入選了《2023上海科技進步報告》。最大的優勢是將我們工研院的工藝研發成果模塊化，就好比搭‘樂高’一樣，幫助客戶實現產品制造流程。”

目前，上海工研院MEMS平臺在不斷提升MEMS關鍵共性制造工藝，通過將MEMS制造過程分解成標準化、可重復使用的單元模塊，極大地為MEMS產品的設計和制造提供了更高的靈活性、效率和經濟性。

“今年我們還會再發布五套MEMS標準工藝模塊，重點攻關當前全世界范圍內MEMS平臺普遍存在的工藝‘碎片化’問題。從源頭上，提升我國MEMS工藝技術的供給能力，縮短MEMS技術從實驗室到批量生產之間的鴻溝，推動從技術到產品的快速轉化。”喬啟峰說。

據介紹，上海工研院擁有全國首條8英寸“超越摩爾”（More than Moore）研發中試線，可提供MEMS、硅光、生物芯片等“超越摩爾”核心工藝技術，為設計、裝備和材料等半導體公司提供高效的研發、中試和驗證服務，實現從研發到小批量生產無縫對接。截至目前，上海工研院已累計申請專利866項，發明專利686項，其中PCT（國際專利）專利55項，已初步形成“超越摩爾”領域的產業生態體系。

如何加強科技創新和產業創新深度融合？在上海工研院總經理董業民看來，在超越摩爾集成電路方面，創新發展需要進一步擁抱產業、融合產業、服務產業。“一方面，加強核心技術的攻關和突破，另外一方面，加強產業孵化。在中國科學院上海微系統所‘三位一體’協同創新體系之下，微系統所是原始創新做樣品，在工研院特別是8英寸線做中試做產品，在新微集團資本助力和加持之下做成商品。通過這樣一個協同創新體系把科研成果從實驗室到最終商品應用‘最后一公里’的問題得到解決。”董業民說。

審核編輯：劉清