文/傅耀威 孟宪佳（科技部高技术研究发展中心 西北大学）
光电子集成芯片技术正处于高速发展时期。全球都投入了大量资源进行高端光电子器件的研发，在有关基础科学问题、关键技术、示范应用、产业推广等方面均有重大进展和突破。本文对光电子集成芯片技术国内外发展现状与趋势进行了梳理分析，并提出了我国进一步发展的对策建议。
一、关于光电子集成芯片技术
光电子集成芯片技术是将光电材料和功能微结构集成在单一芯片上2，实现系统功能的新技术。发展与微电子集成电路类似的光电子集成芯片技术，是光电子器件技术正在面临着的一次里程碑式变革。
目前的光子器件总体处于“单个晶体管”时代，信息系统的能耗和容量问题仍然没有得到有效的解决。光电子集成芯片技术具有低功耗、高速率、高可靠、小体积等突出的优点，必将在光传输、光信息处理与交换、光接入以及光与无线融合等领域的关键环节，发挥着越来越重要的作用，是突破信息网络所面临的速率和能耗两大技术瓶颈的必由之路。光电子集成芯片技术在传感、计算、生物、医药、农业等领域也有着广泛的应用前景。
二、国际发展现状与趋势
当前，光电子集成芯片技术发展的趋势特点主要体现在以下几个层面：
1. 芯片与器件层面：光电子集成化
集成化是光电子技术发展的必由之路，这已经是光电子科学技术发展已经证明了的事实，也是学界和产业界的共识。只有集成才能够支撑未来信息系统对速率带宽、能耗体积以及智能可调控等发展需求。然而，光电子集成与基于单一硅材料的微电子集成有着巨大的差别，涉及异质（材料）、异构、异速、异维等关键科学问题。
2. 功能模块层面：可重构智能化
随着各种信息应用的动态化和复杂化，为了支撑信息传输、交换及处理的智能化需求，光电子功能模块必须具备可重构的能力，在对系统性能没有影响的情况下完成所需要的快速功能转换（例如波长、偏振、频段等）。“可调试”“可编程”“可重构”等关键词将成为绝大多数高性能光电子模块的基本特征。
3. 系统应用层面：多维信号调控
为了适应现代信息社会对带宽需求的高速增长，核心光网络系统所面临的信号维度已经不是传统的单一维度（如波长WDM、幅度OOK等），而是越来越复杂的维度组合（波长、偏振、模式、轨道角动量等等），各种复用技术如波分复用技术(WDM)、时分复用技术(TDM)、偏振复用技术(PDM)、正交频分复用技术(OFDM)、空分复用技术(SDM)和各种高阶调制格式如PSK、QPSK、QAM等已被广泛应用于光纤通信系统中，因此，高效的信号调控机制（包括产生、传输、交换、处理、接收等）将成为下一阶段的研究重点。
光电子器件及集成技术正处于高速发展时期，进入21世纪以来，国际上围绕光电子技术部署了许多重大的研究计划，投入了大量的人力物力进行高端光电子器件的研发，在光电子的基础科学问题、关键技术、示范应用、产业推广等方面均有重大进展和突破，有力支撑了各国信息领域整体水平的提升。
欧盟在前期5th Framework项目PICCO基础上部署了6th Framework项目PICMOS和ePIXnet，在7th Framework中部署了HELIOS、PhotonFAB和ERA-NET-PLUS等项目，而“Horizon 2020”计划更是集中部署了光电子集成研究项目，旨在实现基于半导体材料或二维晶体材料的光电混合集成芯片。
日本先后实施了世界最尖端IT国家重点研究开发项目——光电子元器件技术开发项目，TIA项目（筑波纳米技术革新平台），下一代高效率网络器件技术开发项目等等，目前正在实施的First Program（先端研究开发计划）部署了“光电子融合系统技术开发项目”。
美国更是集中精力开展光电子技术研究，尤其以DARPA和NSF资助了多个重大研究计划，包括HPC/UHPC、EPIC、UNIC、POEM和MURI等计划。2014年10月美国总统奥巴马宣布光子集成技术国家战略，联邦政府结合社会资本投入6.5亿美元打造光子集成器件研发制备平台。
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