बीजिंग यूनिवर्सिटी ऑफ पोस्ट्स एंड टेलीकम्युनिकेशंस के झांग शियाओगुआंग के साथ साक्षात्कार: फोटोनिक चिप्स की दुर्दशा और भविष्य

हाल के वर्षों में, वैश्विक ट्रैफ़िक की तीव्र वृद्धि के साथ, इंटरनेट, कृत्रिम बुद्धिमत्ता और क्लाउड कंप्यूटिंग अनुप्रयोग परिदृश्यों में वृद्धि जारी है, उच्च गति संचार में भविष्य के रुझानों में से एक के रूप में, फोटोनिक चिप्स ने भी विकास के सुनहरे दौर की शुरुआत की है। अपने "पूर्ववर्ती" सर्किट की तरह, ऑप्टिकल सर्किट भी लघुकरण, बिजली कटौती और एकीकरण के लिए कॉल की कम लागत वाली आवश्यकताओं में है, एकीकृत ऑप्टिकल चिप (पीआईसी) अस्तित्व में आया, और आधुनिक संचार उद्योग का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बन गया है अनदेखा नहीं किया जा सकता। एकीकृत प्रौद्योगिकी की दुर्दशा और भविष्य को और अधिक स्पष्ट करने के लिए, विकिपीडिया ने स्कूल ऑफ इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग, बीजिंग यूनिवर्सिटी ऑफ पोस्ट्स एंड टेलीकम्युनिकेशंस (बीयूपीटी) के प्रोफेसर झांग शियाओगुआंग के साथ आमने-सामने बातचीत की, जिसमें अतीत और वर्तमान पर चर्चा की गई। फोटोनिक चिप्स का जीवन.
बातचीत की शुरुआत में, प्रोफेसर झांग शियाओगुआंग ने सही बात कही, "चिप एकीकरण तकनीक अब बहुत परिपक्व है, और इसका व्यापक रूप से सेल फोन, कंप्यूटर, स्मार्ट होम डिवाइस इत्यादि जैसे विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में उपयोग किया जाता है।" सभी चिप एकीकरण तकनीक का उपयोग कर रहे हैं। हालाँकि, चीन की चिप एकीकरण तकनीक में अभी भी कमियाँ हैं, और एकीकृत ऑप्टिकल चिप्स कठिनाइयों में से एक हैं।"

एक एकीकृत ऑप्टिकल चिप एक कार्यात्मक सर्किट है जो एक माइक्रोचिप द्वारा बनता है जिसमें दो या दो से अधिक फोटोनिक घटक होते हैं, इसलिए इसे फोटोनिक चिप कहा जाता है। फोटोनिक चिप में उच्च गति समानता और कम बिजली की खपत के फायदे हैं, और इसकी गणना गति और ट्रांसमिशन दर इलेक्ट्रॉनिक चिप्स की तुलना में एक हजार गुना है, जबकि इसकी बिजली खपत इलेक्ट्रॉनिक चिप्स की तुलना में केवल एक-नब्बे हजारवां हिस्सा है, और इसकी संरचनात्मक आवश्यकताएं भी कम हैं, आम तौर पर सौ-नैनोमीटर स्तर पर, इस प्रकार उन्नत प्रक्रियाओं पर निर्भरता कम हो जाती है, और इसे अंकगणितीय शक्ति के विकास की बाधाओं को हल करने के लिए सबसे उपयुक्त अंतर्निहित तकनीक माना जाता है।
कार्य सिद्धांत के संदर्भ में, फोटोनिक चिप्स सूचना प्रसारित करने, समझने, संसाधित करने और वितरित करने के लिए फोटॉन का उपयोग करते हैं। वेवगाइड का उपयोग प्रकाश को नियंत्रित और निर्देशित करने के लिए किया जाता है, और कुल आंतरिक प्रतिबिंब के माध्यम से, फोटोनिक चिप्स विद्युत संकेतों को प्रसारित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले तारों के बराबर होते हैं। एक लेज़र स्रोत सर्किट में एक स्विच के समान, घटकों को चलाने के लिए आवश्यक प्रकाश प्रदान करता है। वेवगाइड कनेक्शन के माध्यम से, कई घटकों को एक ही सब्सट्रेट पर एकीकृत और निर्मित किया जा सकता है, जिससे मजबूत और लघु समाधान तैयार होते हैं। फोटोनिक सर्किट में घटक निष्क्रिय और सक्रिय हो सकते हैं, जिसमें स्विच और मल्टीप्लेक्सर्स सहित निष्क्रिय घटक और डिटेक्टर और लेजर सहित सक्रिय घटक होते हैं।
इलेक्ट्रॉनिक चिप्स की तुलना में, फोटोनिक चिप्स को एकीकृत करने में कठिनाई मुख्य रूप से उनकी अलग प्रकृति के कारण होती है। विनिर्माण के दृष्टिकोण से, फोटोनिक एकीकृत चिप निर्माण कोई आसान बात नहीं है। फोटोनिक उपकरणों में त्रि-आयामी संरचना होती है, जो अर्धचालक एकीकरण की द्वि-आयामी संरचना से कहीं अधिक जटिल होती है। लेजर, डिटेक्टर, मॉड्यूलेटर और अन्य उपकरणों को चिप में एकीकृत करने के लिए, विभिन्न सामग्रियों, जैसे इंडियम फॉस्फाइड, की कई पतली-फिल्म ढांकता हुआ परतों पर बार-बार जमा करना और खोदना आवश्यक है, जो उपकरण और प्रक्रिया आवश्यकताओं के लिए बहुत मांग है।
"हालांकि, मैं अभी भी घरेलू स्तर पर इन कठिनाइयों पर काबू पाने को लेकर आश्वस्त हूं।" प्रोफेसर झांग शियाओगुआंग ने कहा, "उद्योग में पहले से ही सिलिकॉन-आधारित एकीकरण की ओर रुझान है, क्योंकि इस तरह का सिस्टम एकीकरण पहले से ही अपेक्षाकृत परिपक्व है, और सिलिकॉन ऑप्टिकल चिप्स पर घरेलू अनुसंधान मूल रूप से दुनिया के साथ सिंक्रनाइज़ किया गया है। लेकिन कैसे करें ऑप्टिकल घटकों के सब्सट्रेट के रूप में सिलिकॉन का उपयोग करें और प्रौद्योगिकी के बड़े पैमाने पर उत्पादन का एहसास करें, अंदर अभी भी बहुत सारी कठिनाइयां हैं, और अब हमारी प्रयोगात्मक प्रक्रिया में बेहतर प्रदर्शन करने वाले कुछ उपकरणों को अभी भी आयात पर निर्भर रहने की आवश्यकता है।
प्रोफेसर झांग ज़ियाओगुआंग की राय में, अंतर्राष्ट्रीय चिप उद्योग दशकों से विकसित हुआ है। यूरोप, संयुक्त राज्य अमेरिका, जापान और ऑप्टिकल चिप उद्योग में अन्य देशों ने पहले ही प्रौद्योगिकी का नेतृत्व करना शुरू कर दिया था। फोटोनिक एकीकृत उपकरणों के विकास और तैयारी के लिए एक मंच बनाने के लिए संयुक्त राज्य अमेरिका ने लंबे समय से "नेशनल इंस्टीट्यूट फॉर फोटोनिक इंटीग्रेटेड मैन्युफैक्चरिंग इनोवेशन" की स्थापना की है; यूरोपीय संघ ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक एकीकरण अनुसंधान परियोजनाओं की तैनाती पर ध्यान केंद्रित करते हुए "क्षितिज 2020" कार्यक्रम को लागू करेगा; जापान "उन्नत अनुसंधान और विकास कार्यक्रम", "उन्नत अनुसंधान और विकास कार्यक्रम" को लागू करेगा। जापान का "उन्नत अनुसंधान और विकास कार्यक्रम" का कार्यान्वयन, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक फ़्यूज़न सिस्टम प्रौद्योगिकी विकास परियोजनाओं की तैनाती। विदेशी ऑप्टिकल चिप कंपनियों को मुख्य प्रौद्योगिकियों और उत्पादन प्रक्रियाओं के संचय के माध्यम से प्रथम-प्रस्तावक लाभ होता है, और धीरे-धीरे उच्च उद्योग बाधाओं को स्थापित करने के लिए उद्योग बंद लूप का एहसास होता है।
घरेलू ऑप्टिकल चिप निर्माताओं के पास आम तौर पर वेफर एपिटैक्सिअल के अलावा बैक-एंड प्रोसेसिंग क्षमताएं होती हैं, ऑप्टिकल चिप कोर एपिटैक्सियल तकनीक परिपक्व नहीं होती है, अंतरराष्ट्रीय एपिटैक्सियल प्लांट खरीद के लिए हाई-एंड एपिटैक्सियल वेफर, हाई-एंड ऑप्टिकल चिप के विकास को सीमित करता है। उदाहरण के लिए, लेज़र चिप, चीन 10G और निम्नलिखित निम्न और मध्यम दर लेज़र चिप के बड़े पैमाने पर उत्पादन कर सकता है, लेकिन 25G लेज़र चिप बैच शिपमेंट का एहसास करने के लिए विक्रेताओं की केवल एक छोटी संख्या है, 25G या अधिक दर वाले लेज़र चिप अधिकांश विक्रेता हैं अभी भी अनुसंधान एवं विकास या छोटे पैमाने पर परीक्षण उत्पादन चरण में है।
घरेलू प्रौद्योगिकी की पिछली देर से शुरुआत के समय, घरेलू चिप एकीकरण अनुसंधान विकसित होने और नवाचार करने के लिए विदेशी देशों के तैयार अनुसंधान परिणामों की ऊंचाई पर खड़ा है, घरेलू उच्च के अंतरराष्ट्रीय स्वरूप में बदलाव के साथ -प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में प्रौद्योगिकी उद्योग को अधिक से अधिक प्रतिबंध मिले हैं, लेकिन यह अधिक लोगों को तकनीकी आत्मनिर्भरता के महत्व का एहसास भी कराता है। चीन ने 2016 की शुरुआत में "बड़े पैमाने पर फोटोनिक एकीकृत चिप" लॉन्च किया, चीनी विज्ञान अकादमी ने रणनीतिक पायलट वैज्ञानिक और तकनीकी विशेष परियोजनाएं शुरू कीं, जो घरेलू स्वतंत्र नवाचार के जोरदार विकास को बढ़ावा देती हैं।
"हालांकि, देश के लिए वास्तविक औद्योगिक सफलता हासिल करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण बात सिस्टम का निर्माण है," प्रोफेसर झांग शियाओगुआंग ने बातचीत के अंत में जोर दिया, "वास्तविक उत्पादन के दृष्टिकोण से, सबसे महत्वपूर्ण बात आत्मनिर्भरता प्राप्त करने के लिए कदम समग्र औद्योगिक प्रणाली की स्थापना करना है, विशेष रूप से, प्रक्रिया प्रवाह के एक पूर्ण सेट का निर्माण, यदि सिद्धांत को पहले स्थान पर समझा जा सकता है, तो सिस्टम को स्थापित करना आवश्यक है। मामले का सिद्धांत सभी के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है, क्योंकि अपरिपक्व प्रक्रिया उत्पाद उपज की गारंटी नहीं दे सकती है, स्वतंत्र नवाचार अभी भी केवल कागज पर है।