专家学者齐聚！第一届单片集成光电子器件与系统专题研讨会成功召开

11月1日，光谷实验室联合华中科技大学光学与电子信息学院主办的第一届单片集成光电子器件与系统专题研讨会在武汉顺利召开。来自全国知名高校、顶尖科研院所及龙头企业200余名专家学者齐聚喻家山下，共同探讨单片集成光电子器件与系统领域的最新前沿进展和技术发展趋势。

本次研讨会东北师范大学教授、中国科学院院士刘益春和南昌大学教授、南昌实验室主任、中国科学院院士江风益共同担任主席，华中科技大学光学与电子信息学院院长、光谷实验室副主任唐江担任大会秘书长 。

第一届单片集成光电子器件与系统专题研讨会

大会现场

会议伊始，华中科技大学光学与电子信息学院院长、光谷实验室副主任唐江致欢迎辞。他向远道而来的专家学者表示诚挚感谢和欢迎，强调本次会议围绕单片集成开展研讨并分享了多种集成方式，提出会议为大家提供一个交流平台，希望现场来自材料、器件、电子、光学等不同领域的专家充分交流、交叉融合；并希望与会专家能将个人研究方向结合国家政策所倡导的绿色新质生产力方向，为实现单片集成光电子器件与系统更高效、更绿色、更协同的发展贡献力量。

华中科技大学光学与电子信息学院院长

光谷实验室副主任唐江致欢迎辞

东北师范大学教授、中国科学院院士刘益春为大会开幕致辞，他回顾了集成光电的发展历程，并对会议的顺利召开表示热烈祝贺，强调第一届单片集成光电子器件与系统专题研讨会具有开创性，希望会议能够延续，学科越来越好。

东北师范大学教授、中国科学院院士

刘益春做开幕致辞

随后 ，一场聚焦成像应用，围绕光电材料集成、器件架构创新、系统级协同设计等关键方向的对话就此展开。

半导体碳纳米管薄膜具有优异的电学特性，可作为有源层构建高性能金属氧化物半导体MOS场效应晶体管，用于高性能数字/模拟集成电路和高端传感器等领域，且工艺兼容性好，可三维单片集成。

北京大学重庆碳基集成电路研究院院长张志勇在 《碳纳米管MOS传感器及其应用》报告中，总结了半导体碳纳米管MOS传感器技术的发展现状，评估了其优势和潜力，并揭示碳纳米管及低维半导体材料在传感器应用中面临的关键技术挑战。他分享了其采用碳纳米管MOS晶体管作为平台技术，通过敏感型栅极修饰技术，发展了多种传感器，包括气体传感器、生物传感器和短波红外探测器等，这些传感器均具有高灵敏、可集成、成本低、微型化、易与硅基读出电路单片三维集成等优势。在此基础上，推动碳基MOS传感器的工程化和产业化发展，建成了碳基传感器小试线，解决了传感器生成的均匀性和稳定性等问题，推动其在氢气探测、生物目标探测和红外探测等领域的应用。

▲北京大学重庆碳基集成电路研究院院长张志勇

做《碳纳米管MOS传感器及其应用》报告

中国科学院金属研究所研究员孙东明介绍了近几年来其在纳米碳等低维材料半导体器件方面的研究进展:

基于纳米碳等低维材料的新原理晶体管:构建了垂直异质结构的硅-石墨烯-锗晶体管、二维异质结多功能整流器件、双异质结超灵敏光电晶体管。

基于纳米碳等低维材料的新结构阵列:采用自下而上的低维材料合成技术和自上而下的微纳加工技术相结合的策略，构筑出亚纳米尺度的单原子层沟道的鳍式晶体管(FinFET)及阵列。

基于纳米碳等低维材料的新功能电路:充分发挥碳纳米材料独特的结构特征和优异的理化性质，面向柔性可穿戴电子器件的多功能集成、柔性化的重要需求，实现了碳纳米管柔性光电感存一体器件、柔性碳纳米管神经形态视觉芯片、柔性碳基显示与存储电路。

针对集成电路等受限空间的主动式散热关键需求，我们开展了主动式半导体温控器件关键技术研究，满足了星载/弹载光纤陀螺仪、相干光通讯、红外焦平面探测器等精密控温需求。

中国科学院金属研究所研究员孙东明

做 《超越摩尔的碳基及新材料晶体管设计与原型器件研究》报告

复旦大学集成电路与微纳电子创新学院副院长王建禄在报告中指出，与传统体材料相比，零维量子点、一维纳米线、二维层状材料等低维半导体材料，具有显著的量子限域效应和表面效应，其带隙可通过尺寸、层数等进行精确调控；器件结构与工作机制方面，可构建范德瓦尔斯异质结，光电导型、光伏型 以及光栅压型等探测器皆可实现。通过对其材料、器件物理和系统集成的持续深入研究，有望催生出一系列新颖的光电应用，为信息技术、人工智能等领域注入新的活力。

他表示尽管前景广阔，该领域仍面临大规模、高质量材料可控制备、界面与接触电阻控制、器件稳定性与封装及系统集成等方面的挑战。

复旦大学集成电路与微纳电子创新学院副院长王建禄

做《低维半导体光电探测器研究进展》报告

人类获取的外界信息80%以上依赖于视觉，图像传感器作为感知视觉信息的“电子眼球”，广泛应用于汽车电子、机器视觉、消费电子、智慧城市等领域。单片集成多维图像感知芯片可提供二维/三维/速度场等信息，在智能系统中占据越来越重要的地位。

天津大学微电子学院教授徐江涛以《单片集成多维信息感知图像传感器》为题，提出二维/三维/速度场多模态兼容架构，解决多模态融合感知的问题；协同优化了光电感知器件与读出电路，采用耗尽区梯度掺杂和表面微纳结构设计，显著增强近红外光信号采集能力；设计了时间延迟分组驱动技术，大幅降低了调制功耗。实现了1920x1080分辨率下二维300fps、三维及速度场60fps多模式工作。该芯片为智能装备视觉系统提供了高效的解决方案。

天津大学微电子学院教授徐江涛

做《单片集成多维信息感知图像传感器》报告

钙钛矿材料得益于其优异的光电性能、易于调节的能带结构、可溶液加工等特性，被广泛应用于发光器件、光电探测器和光伏电池等研究领域。其中，由于钙钛矿可以通过组分调控改变其禁带宽度，使其能够覆盖从射线到近红外的宽波段探测。

吉林大学电子科学与工程学院副院长沈亮在报告中展示了团队近年来在辐射探测和光电探测方面的进展，包括高低温稳定的X射线-可见光探测、超高稳定性的紫外-可见光探测、基于钙钛矿单晶的无ICR装置日夜成像、倍增窄带光电探测及其应用探索。利用钙钛矿晶体生长中的组分调控策略，通过组分掺杂协同调控晶体中微应力，综合提升钙钛矿晶体的结晶性，降低晶体缺陷态密度，提高迁移率寿命积，进而实现高灵敏射线探测。利用钙钛矿晶体的能带工程和易于集成特性，设计了一系列的新型器件结构，在优化光电探测性能的同时，拓展了探测器的应用场景，展示了钙钛矿探测器的广阔前景。

吉林大学电子科学与工程学院副院长沈亮

做《新型光电探测材料与器件及其应用研究》报告

信息获取(图像传感器)和信息显示器件在现代智能社会愈加重要。此两类光电子器件都需要将光电二极管与CMOS读出电路(传感器)或者TFT驱动电路(显示)进行电气连接以实现其功能。

华中科技大学光学与电子信息学院院长、光谷实验室副主任唐江以《单片同(异)步集成光电子器件》为题，介绍了团队近年来在量子点红外探测器和钙钛矿发光二极管方面的进展，并展望单片同步集成的发展潜力。具体地，通过在读出电路晶圆上旋涂预先合成的量子点浆料，即单片异步集成，制备出高性能、低成本的短波红外成像芯片，实现高清成像并展示其穿云透雾的应用;通过直接将原材料蒸镀到TFT驱动电路上制备钙钛矿发光二极管，即单片同步集成，研制出高清的绿光和白光显示面板并实现视频展示。

华中科技大学光学与电子信息学院院长、光谷实验室副主任

唐江做 《单片同(异)步集成光电子器件》报告

电子皮肤可赋予机器人触觉功能，也可以用于人体健康监测。离电型电子皮肤是一种基于双电层界面的新型传感器阵列，灵敏度较传统传感器显著提高。双电层是一种离子导体-电子导体界面上形成的非法拉第异质结，电容密度极高，其电容大小和界面面积成正比，通过设计界面结构，可以用于柔性压力、应变、温度、湿度等物理参量的传感。

虽然离电型传感有高灵敏度的优势，但柔性离子导电材料显著的粘弹性、离子泄露、结构硬化使得器件的灵敏度、量程以及稳定性难以兼顾，同时也难对外界刺激进行精准计量。

现场，南方科技大学教授郭传飞详细分享了其团队离电型力传感研究情况。他表示，通过材料分子结构、微结构、传感界面的创新设计，有效兼顾多项关键性能，开发了超灵敏、大量程、高线性、高稳定性的离电型压力传感器，克服传统器件的粘弹性、离子泄露、界面耗散等，使得传感器测得稳、测得准、测得快。并展示了离电型柔性压力传感器在机器人触觉以及健康医疗上的特色应用。

南方科技大学教授郭传飞

做《离电型电子皮肤——材料、器件、系统和应用》报告

湖南大学物理与微电子科学学院教授刘渊做《二维半导体的高密度单片三维集成》报告，详细讲解了二维半导体的范德华层层集成，硅基侧壁上的集成，以及垂直晶体管的三维集成三个方面。

在范德华层层集成这一方面，他阐述了一种低温的一步范德华单芯片三维集成方法。在该技术中，所有必要的电路元件都被预制备在牺牲晶圆上，并在120°(下范德华层压到二维半导体晶圆上，从而实现10层的全范德华单芯片三维集成。在硅基侧壁集成上，分享了高密度的垂直晶体管这一工艺。

通过一种用于实现高密度垂直侧壁晶体管的T压印方法，克服了平面工艺和垂直结构之间的不兼容性，实现了超过1011 cm-2的器件密度。在垂直晶体管的三维集成中，阐明了如果进一步减小垂直晶体管纵向尺寸以及拓展到非二维沟道的几条思路。

湖南大学物理与微电子科学学院教授刘渊

做《二维半导体的高密度单片三维集成》报告

异质异构集成技术已成为推动硅光及片上光电子系统发展的关键途径，可实现不同材料优势的协同利用，从而突破单一材料体系的性能限制。

湖北九峰山实验室主任工程师董高能在《光电异质异构集成技术趋势》报告中，介绍了异质集成的主流技术路线及发展趋势，包括键合型、外延型和微转移技术，并分析其在光源、调制器及非易失性光器件中的应用潜力。重点介绍了湖北九峰山实验室在Si-I/V、Si-TFLN及Si-PCM等方向的异质集成平台能力，包括工艺建设、器件验证与对科研机构的服务支持，结合典型应用实例，展示平台在高性能光子器件研发中的支撑作用，为学术界与科研机构提供技术参考和合作契机。

湖北九峰山实验室主任工程师董高能

做《光电异质异构集成技术趋势》报告

构建具备类人视觉功能的高性能光电传感器阵列是实现智能机器人和具身感知系统的关键。北京航空航天大学副教授韩勋聚焦金属卤化物钙钛矿材料在人工视觉系统中的应用，系统梳理了其在大面积、高分辨、低成本图像传感器构筑中的优势与挑战。

针对传统器件难以实现全彩感知、柔性贴附与神经形态处理等瓶颈，课题组开发了基于亲/疏水表面调控、气相沉积与空间限域策略的大规模钙钛矿多晶与单晶薄膜阵列制备方法，实现了高结晶质量、高分辨率（>400 PPI）、阵列尺寸和位置可控的图像传感结构。在器件层面，构建了多类型钙钛矿异质结光电探测器阵列，具备超薄（2.4 μm）、超轻（3.12 g/m²）与可弯曲贴附能力，可适应不同曲率曲面，实现实时、低像差、高灵敏度（探测率达5.17×10¹² Jones）的曲面视觉感知。进一步集成三维结构与拜耳滤光片，结合卷积神经网络优化算法，构建低色差（ΔE(2000)=0.45）全彩图像传感系统，在静态图像降噪、动态轨迹识别、色彩重建等方面展现出神经形态处理功能。

此外，还提出基于正负光电导调控的神经形态图像处理器件架构，实现图像在传感器端的感知与初步计算一体化。该研究在钙钛矿材料可控生长、异质结构设计与阵列器件集成方面实现系列突破，显著推进了类脑感知系统的发展，为智能机器人、自动驾驶、医疗成像与安全监控等领域提供了新一代高性能视觉感知解决方案。

北京航空航天大学副教授韩勋

做《仿生视觉材料与器件》主题讲座

随后，光谷实验室主任助理施维轩从光谷实验室基本情况及实验室墨子光枢科创品牌系列-成果转化、创业孵化、技术源头超市、单片集成感知验证平台等方面详尽地介绍了光谷实验室，向与会专家展示了光谷实验室聚焦光电领域全链转化服务，通过深化高校科技成果转化机制改革，着力构建"三位一体"创新赋能体系，系统推进墨子光枢科创品牌系列走深走实，通过整合高校基础研究优势与光电产业场景化应用资源，打造覆盖技术研发、中试熟化、市场转化的垂直领域全链条服务体系，形成"技术转移-产业孵化-商业运营"协同创新生态体系，切实推动产学研用深度融合，助力推动中国光电子行业发展 。

会上，光谷实验室推出"墨子光枢·单片集成感知验证平台"。该平台提供全流程制备、设计、测试、封装及技术服务平台，适配铟镓砷、量子点、有机薄膜、二维材料、钙钛矿等多种材料的感知验证全流程。平台提供单像素成像、光谱压缩成像、时域压缩成像、成像芯片测试、面阵探测量子效率(DQE)、闪烁体光产额测试等服务，已为数十所高校院所和上百位科研人员提供支持，完成数千次成像测试验证。

光谷实验室主任助理施维轩介绍实验室科创品牌系列

各位嘉宾的报告内容翔实精彩，现场交流讨论热烈深入，有效促进了不同领域专家学者之间的交流与合作。

现场众多参会嘉宾踊跃提问参与研讨

除大会报告外，论坛还特别策划了圆桌对话环节，中国科学院金属研究所研究员孙东明、吉林大学电子科学与工程学院副院长沈亮、南方科技大学教授郭传飞、湖南大学物理与微电子科学学院教授刘渊、湖北九峰山实验室主任工程师董高能作为特邀嘉宾，围绕单片集成、新材料、新器件、新方法等领域展开深入讨论，涉及技术定义、路线选择、硬件算法关系、团队合作以及产业化经验等多个方面展开了一场激烈的“头脑风暴”，专家们各抒己见为参会嘉宾提供了多元化的学术视角和合作空间。

针对圆桌议题专家们各抒己见

期间，与会代表还参观了实验室专业科研平台，近距离感受到了光谷实验室的开放与活力，深入了解到实验室对科研人员的支持力度、雄厚的基础科研实力，更重要的是实验室与产业紧密衔接，真正将厚植产业的理念融入科研实践，呈现的研究基础和能力获得了一致的赞叹。

大会嘉宾参观实验室

在展台一隅，实验室多项“首个”技术突破吸引众多参会嘉宾的驻足咨询，展现了实验室的前沿技术与创新实力。

展台一隅众多观众驻足咨询

目前，我国集成电路产业正处在黄金时期，产业政策从顶层设计到具体推动环节，都获得了前所未有的重大支持。然而，我国集成电路产业面临多方挑战，从长远来看，自主创新、打破国外技术的垄断地位是业界当前十分重要和迫切的任务。通过产融结合，积极推动产业链各环节协同发展，形成上下游完整的配套体系，从而真正实现集成电路产业的跨越式发展。

单片集成技术作为集成电路产业的重要发展方向，是实现芯片性能突破的关键路径。武汉光谷作为国家集成电路产业重要承载地，已具备良好的产业基础和创新环境，但单片集成技术涉及多学科交叉、多环节协同，需要进一步整合创新资源，构建开放共享的协同创新平台。

本次会议汇集了来自北京大学、复旦大学、浙江大学、华中科技大学、吉林大学、北京航空航天大学、天津大学、湖南大学等知名高校，中国科学院、湖北九峰山实验室、湖北光谷实验室等知名科研院所，华为、滨松中国、烽火科技等知名企业的嘉宾，同台探讨单片集成产学研议题，促进了单片集成领域的深度对话与跨界合作，搭建了行业创新发展以及学科间交叉融合独特而又高质量的交流平台，为推动中国单片集成领域的理论突破、技术革新与产业落地注入了新的动能。

作为公共、开放、共享的新型科研机构 ，光谷实验室将继续以光电子技术与装备为主题，聚焦服务国家重大战略需求，以创新为动力，以产业为导向，着力突破成果转化瓶颈，期待携手产学研用各界，进一步支撑中国光电子产业走在高质量发展之路的前列。