光電融合技術へ向けた異種材料集積化と光集積回路の開発

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本セミナーでは、光導波路や光ミラーなどパッケージ内部の光配線技術、異種材料の集積による光チップの構成技術、さらにはチップ間の光接続や光コネクタ、受光器といった周辺機構まで、次世代コパッケージ技術を多面的に解説いたします。

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プログラム

第1部 シリコン基板上への化合物半導体レーザの集積化技術

(2026年5月28日 10:30〜12:00)

 データトラフィックの増大と共にデータセンター内の光化が急速に進んでいる。特にCOPや光電融合において、シリコンプラットフォーム上へ光源である化合物半導体レーザを集積化する技術が必要不可欠である。  本講座では、シリコンプラットフォームへ化合物半導体を集積化する技術として、直接成長、ウエハ貼付け技術など各種方法について、それぞれの方法のメリット、デメリットを説明する。またテンプレート基板を用いた結晶成長、半導体レーザの特性について説明する。

  1. シリコンプラットフォームへの化合物半導体集積化技術
    1. モノリシック集積
      • シリコン基板への直接成長、選択成長
    2. ハイブリッド集積技術
      • フリップチップボンディング
      • 基板レベルでの貼り合わせ技術
        • 親水性直接貼付
        • PAB
        • SAB
      • ハイブリッド集積の問題点
    3. 貼り合わせテンプレート基板への集積化技術
      • 薄膜層-シリコン基板の貼り合わせ
      • スマートカット技術
  2. InP-Siテンプレート基板上1.5μm帯半導体レーザ
    1. テンプレート基板の特性
      • 表面状態とPL強度
      • 接合強度
      • ボイド
    2. テンプレート基板への結晶成長
      • 有機金属気相成長法
      • X線回折、PL特性
      • 選択成長
    3. テンプレート基板上半導体レーザの特性
      • ダブルヘテロレーザ
      • 量子井戸レーザ

第2部 薄膜転写法による異種材料光チップレット集積化技術

(2026年5月28日 13:00〜14:30)

 シリコン系光導波路素子とその集積技術 (通称:シリコンフォトニクス) は基礎的な研究段階から、産業展開に至る実用化開発段階へ移行しており、市場は急拡大を続けている。その一方、更なる高密度・高性能な光集積回路を実現に向けて、解決すべき技術課題が多数認識されており、新たなブレークスルーが求められる。  本講演では基本的な素子動作原理から近年の技術動向、取り組むべき諸課題について取り上げ、解説を行う。

  1. 光導波路の基礎 (各導波路の特徴)
    • ガラス
    • 化合物半導体
    • シリコン系
  2. シリコン系光導波路デバイス
    1. パッシブ光デバイス
      • カプラ
      • フィルタ
      • 入出力光結合など
    2. 光変調器
    3. 受光器
    4. レーザー光源
  3. フォトニクス集積技術
    1. ムーアの法則と集積フォトニクスデバイスの活用
    2. CMOS互換モノリシック集積技術
    3. 多彩な異種材料を活用したハイブリッド集積技術
    4. 光チップレット、2.5/三次元実装
    5. ファブレス化、ファウンドリーサービスの現状

第3部 次世代光インターコネクトに向けた広帯域垂直光I/Oアーキテクチャと集積化技術

(2026年5月28日 14:45〜16:15)

 近年、生成AIの急速な発展に伴い、データセンタにおける通信トラフィックは飛躍的に増大している。このような背景のもと、電気配線の限界を補完する技術として光インターコネクト (特にシリコン光集積回路 (Si-PIC) ) の重要性が一層高まっている。  しかしながら、PICのスケーリングが進むにつれて、チップ外部との光結合、すなわち光I/Oが新たなボトルネックとして顕在化している。従来のエッジカプラやグレーティングカプラはそれぞれに利点を有するものの、高密度実装、広帯域動作、実装許容性といった観点においては構造的な限界があり、今後のさらなるスケーリングに対しては新たなアプローチが求められている。  本講座では、このような課題認識に基づき、垂直光I/Oアーキテクチャという観点から光結合技術を位置づけ直し、その具体的な実現手段としてシリコン立体湾曲型光結合器を取り上げる。本技術は、表面型結合による二次元配置への適合性、超広帯域動作、位置および角度ずれに対する高い許容性といった特長を有し、次世代の光インターコネクトにおける有力な構成要素となり得る。

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