行业痛点(现状)

传统铌酸锂光子芯片的发展瓶颈

光子集成技术是高速光通信、量子计算和激光雷达等前沿领域的核心。然而，传统铌酸锂（LN）光子芯片仍面临诸多挑战：电光调制效率偏低、非线性转换依赖外部极化调控、功能集成度有限等。行业数据显示：

01 当前主流薄膜铌酸锂（TFLN）调制器的半波电压（Vπ）普遍高于1.8V，高驱动电压不仅限制了调制带宽的进一步提升，也造成系统功耗居高不下；

02 非线性转换效率平均仅约35%，严重制约了在量子光源等领域的应用；

03 系统集成度不足，实现复杂功能需依赖多芯片异构集成，显著增加了系统复杂度、成本以及额外的插入损耗与封装难度。

技术突破

从单层到双层的三大跨越

青禾晶元创新推出的Dual TFLN技术，通过自主研发的表面活化键合技术将两片纳米级铌酸锂薄膜精准堆叠，利用层间耦合效应实现了性能的跨越式提升。简单来说，传统单层LN芯片如同单车道公路，扩展性受限；而Dual TFLN技术则像修建双层立体交通，通过“上下层联动”（模式耦合与相位匹配），让光信号传输更高效、功能更丰富。

Dual TFLN双层键合结构、性能表征图

从单层到双层的三大跨越包括：

采用推挽式电极设计，通过双层结构实现更有效的电场约束和利用，将半波电压Vπ降至1V以下，同时将带宽扩展至100GHz以上，功耗降低超50%；

创新的层间相位匹配技术摆脱了对外部极化反转的依赖，通过精确的层间耦合控制，使二次谐波产生和四波混频等非线性过程的效率提升2-3倍；

在5mm×5mm芯片面积内实现了激光器、调制器和探测器的异质集成，相比传统方案减少芯片数量达三分之二，显著降低了系统的复杂度和成本。

技术壁垒

青禾晶元的"原子级键合"护城河

青禾晶元的差异化优势源于自主可控的键合技术与设备：

传统键合工艺产生的微观空隙和污染物会严重散射光信号，导致效率大幅降低。青禾晶元在超高真空（10⁻⁶ Pa） 环境下，通过等离子体活化使两层铌酸锂薄膜在原子级别直接连接，创造出一个光学近乎无损的完美界面，并通过设备优化去除光学污染物，从根本上保障了光传输的效率。

铌酸锂材料对应力极其敏感，微小的不均匀应力就会扭曲光路、劣化性能。青禾晶元凭借在常温下实现高强度键合的技术，不仅消除了键合后升温过程带来的应力失配，更能将应力转化为可精准调控的设计工具，通过应力工程来微调并稳定芯片的光学性能。

传统高温工艺会彻底摧毁铌酸锂内部预先制备的、用于非线性效应的周期性畴结构。青禾采用的低温键合工艺（<400°C） ，完美避开了这一破坏窗口，完好地保全了芯片的核心功能结构，使得非线性转换效率的倍增成为可能。

应用领域展望

赋能下一代光通信与量子技术

01高速光通信：为400G/800G光模块提供高性能调制器解决方案；

02量子技术：为量子光源和量子计算提供高效非线性转换平台；

03 光学计算：为光学神经网络提供高密度集成光子处理器；

04 传感与测量：为高精度传感系统提供高性能光子芯片。

发展展望：青禾晶元将继续深耕键合技术与光子集成平台，通过设备、材料、工艺和器件的协同创新，推动中国半导体材料技术向高端化发展。Dual TFLN技术不仅代表了铌酸锂光子集成平台的重要突破，更为整个光子集成电路产业指明了新的发展方向。

该技术的产业化将有力促进我国在高端光芯片领域的自主可控，为下一代信息基础设施建设提供核心硬件支撑。