上海市科学技术委员会关于发布2025年度基础研究计划“集成电路”（第二批）项目申报指南的通知

沪科指南〔2025〕25号

各有关单位：

为深入实施创新驱动发展战略，加快建设具有全球影响力的科技创新中心，根据《上海市建设具有全球影响力的科技创新中心“十四五”规划》，特发布2025年度基础研究计划“集成电路”（第二批）项目申报指南。

一、征集范围

专题一、硅基光电子

方向1：全硅集成光I/O研究

研究目标：面向智算中心对高密度光I/O的需求，开展高传输速率下全硅基光I/O收发一体研究，实现O波段硅探测器带宽40 GHz时响应度≥0.5 A/W，增益带宽积≥300 GHz；全硅收发集成光I/O单通道链路传输速率≥112 Gbps。

研究内容：研究硅中缺陷态吸收、光子辅助隧穿效应等机制，提高全硅探测器的光电转换效率与响应速度；探索微环谐振腔中的双光子效应，建立多物理场下微环调制器的响应模型；实现收发一体集成芯片，并进行高速数据传输验证。

执行期限：2025年10月1日至2027年9月30日。

经费额度：定额资助，拟支持不超过1个项目，每项资助额度100万元。

方向2：可见-通信光互连研究

研究目标：面向混合量子网络节点互连的需求，开展具备频率转换功能的光互连集成研究，实现可见光和通信波段的高效片上转换，通信光至可见光波段归一化转换效率≥10%/μW，片上量子转换效率≥75%，噪声光子数≤0.1 MHz。

研究内容：探索跨波段量子信息传输中的多非线性协同效应，优化单光子非线性耦合强度，调控不同波段间的光子转换效率；优化光子芯片设计方法，实现跨波段的低损耗光波导；设计并制备低噪声、高效率的频率转换芯片，探索应用路径。

执行期限：2025年10月1日至2027年9月30日。

经费额度：定额资助，拟支持不超过1个项目，每项资助额度100万元。

方向3：片上多维复用光子信号处理研究

研究目标：面向高速互连通信需求，开展片上光子多维复用重构的信号处理研究，实现高速大带宽的并行可重构信号接收与处理，并行重构通道数≥16，总采样率≥80 GSa/s，模拟带宽≥40 GHz，包含2种以上重构功能。

研究内容：发展光子多维信号互作用理论，研究多维复用的时间序列信号重构方法，完成高速信号接收与处理架构设计；研究光学采样保持、多功能阵列化重构、宽带阵列均衡校准等内容；实现光子多维复用的高速信号接收与处理系统。

执行期限：2025年10月1日至2027年9月30日。

经费额度：定额资助，拟支持不超过1个项目，每项资助额度100万元。

方向4：高性能片上光放大机制研究

研究目标：面向相干通信、光传感、光交换等方向对光放大的迫切需求，开展C和L波段低噪声宽带片上光放大机制研究，实现功率净增益>25 dB，C和L波段5 dB/cm放大增益带宽>50 nm，噪声系数NF<4 dB，掺杂后波导损耗<0.2 dB/cm的片上光放大器。

研究内容：构建多因素耦合影响的光波导放大理论模型，探索高浓度共掺和长发光寿命的实现方法，阐明上转换发光的抑制机制；研究波导截面折射率工程，建立光场分布与增益效率的调控模型；优化光波导放大器制备方法，实现高功率、大带宽的片上放大输出。

执行期限：2025年10月1日至2027年9月30日。

经费额度：定额资助，拟支持不超过1个项目，每项资助额度100万元。

方向5：高维多通道光子伊辛加速研究

研究目标：面向人工智能与组合优化问题的应用需求，开展新型光子伊辛加速研究，构建高维多通道光子伊辛加速原理样机。要求最大自旋规模≥50万，哈密顿量计算精度≤1%；最大通道数≥50，相对能耗增量≤50%。

研究内容：探索伊辛自旋规模拓展机制，研究哈密顿量计算精度提升方法；探索光子伊辛体系高维复用方法，研究多通道、高动态范围哈密顿量的光电探测；结合高速电子控制反馈，完成典型NP问题映射伊辛模型的快速求解。

执行期限：2025年10月1日至2027年9月30日。

经费额度：定额资助，拟支持不超过1个项目，每项资助额度100万元。

方向6：面向大规模生成智能的全光智能处理研究

研究目标：针对大规模生成智能任务对算力的迫切需求，开展面向大规模生成式神经网络的全光智能处理研究，构建全光分辨率>400×400的视频生成与3D重建的光芯片样片。要求片上集成光学神经元数>200万；芯片端到端（含光源、输入、探测等）实测算力＞200 Exa-OPS；生成图像峰值信噪比实测达到Diffusion等顶尖数字深度神经网络水平；实现大模型的显著加速。

研究内容：研究生成式任务的本征特征，揭示生成式智能任务的光场特性，构建特征映射的物理模型和训练算法；建立异质异构集成的光场通路模型，实现百万量级光学神经元的片上集成封装；实现面向大规模生成式任务的光计算芯片构建、流片和实验验证。

执行期限：2025年10月1日至2027年9月30日。

经费额度：定额资助，拟支持不超过1个项目，每项资助额度100万元。

方向7：几何相位硅光集成方法研究

研究目标：聚焦集成光计算系统的带宽、高鲁棒性和可重构等问题，突破传统硅光集成器件动力学相位中波长敏感性和高制造精度限制，开展非阿贝尔几何相位硅光集成方法研究。要求工作带宽≥100 nm，几何相位阶数≥6阶，保真度>0.95；基于硅光-相变材料集成实现高阶几何相位SO(3) 的非易失动态可调控种类位数≥3 bit。

研究内容：研究硅光集成非阿贝尔几何相位操控，建立几何相位的解析模型，阐明几何相位硅光集成器件的高宽带性和高鲁棒性机理；研究与硅光后道工艺兼容的硅光-相变材料集成方法，开展几何相位非易失动态可调控的功能验证。

执行期限：2025年10月1日至2027年9月30日。

经费额度：定额资助，拟支持不超过1个项目，每项资助额度100万元。

方向8：超低光子功耗硅基光神经网络计算研究

研究目标：面向边缘智能计算设备的低能耗、强抗噪需求，开展可编程硅基光子计算线路与光电融合原位训练架构研究，实现具备亚光子级操作能耗与噪声自适应能力的硅基光神经网络芯片。要求基于多光子关联的单次权重乘加操作光子消耗量<0.05个光子；片上原位训练容忍噪声信噪比≤5 dB；非线性特征空间拟合误差<10%。

研究内容：探索可重构光网络中光子数态的关联演化规律，开发融合时序光子统计测量与数字反馈的原位训练机制，构建多光子关联特性与神经网络特征空间的非线性映射模型。集成高纯度片上光子源阵列与可编程多模干涉结构，实现具备亚光子级功耗和非线性处理能力的光神经网络芯片，验证面向边缘智能场景的超低功耗光计算能力。

执行期限：2025年10月1日至2027年9月30日。

经费额度：定额资助，拟支持不超过1个项目，每项资助额度100万元。

方向9：基于硅光工艺的大规模光量子纠缠研究

研究目标：面向光量子计算可扩展性的发展需求，开展基于硅光工艺的大规模光量子纠缠制备与调控研究，实现片上最大压缩度≥8dB、量子比特≥50的大规模复杂纠缠态。

研究内容：开展基于集成光量子平台的大规模连续变量簇态纠缠机理研究，研究纠缠态测量效率的影响因素，探索高鲁棒性重构的新原理与新方法；研制高非线性、低损耗的量子压缩光源和可编程线性光学网络，探索其在量子计算、量子隐形传态等领域的可扩展方案。

执行期限：2025年10月1日至2027年9月30日。

经费额度：定额资助，拟支持不超过1个项目，每项资助额度100万元。

方向10：片上超连续谱光源及其精准调控研究

研究目标：面向光谱学和光学计量对片上超宽带光源的需求，突破光波导整体色散和局部色散无法兼顾的难题，实现片上集成高性能超连续谱光源，光谱覆盖可见光至中红外，跨度超过3个光学倍频程，同时实现局部光谱精准调控，功率提升>10 dB。

研究内容：探索高维波导结构中的色散调控方法，研究波导整体与局部色散对超连续谱产生的调控机理；完成超连续谱光源芯片的设计和制备，实现超宽光谱覆盖，并在原子吸收波长及中红外波长处实现光谱局部增强；基于片上超连续谱光源，开展光谱学、光学计量等领域的应用演示。

执行期限：2025年10月1日至2027年9月30日。

经费额度：定额资助，拟支持不超过1个项目，每项资助额度100万元。

方向11：硅基垂直集成光子调控研究

研究目标：面向自由空间光通信、生物医学成像等领域对广角和高偏振分辨探测的需求，研究垂直集成的卷曲纳米薄膜结构光子器件调控方法，实现2英寸晶圆级垂直集成光子器件阵列，器件集成密度≥10000个/cm2；光探测器正交偏振态间消光比≥12 dB；探测器视场角≥140°，角分辨率≤10°。

研究内容：探索硅基垂直集成光子器件的光调制与耦合理论，开发数值计算方法研究卷曲纳米薄膜光子器件中的光子调控；优化器件制备工艺，实现晶圆级高良率垂直集成光子器件的设计制备；研究基于垂直集成光子器件的多维光信息探测及调制方法，实现广角和高偏振分辨的硅基垂直集成光探测器。

执行期限：2025年10月1日至2027年9月30日。

经费额度：定额资助，拟支持不超过1个项目，每项资助额度100万元。

专题二、宽禁带与超宽禁带半导体

方向1：氮化镓单晶高温高压生长过程与反应釜损伤监测研究

研究目标：面向氨热制备氮化镓单晶的品质与安全需求，开展单晶生长过程物化行为和反应釜损伤演变监测研究，实现釜内温度(400~650℃)-压力(80~150MPa)-介质流场以及釜体损伤的联动监测、耦合建模、失稳预警，单晶缺陷密度≤50000cm-2。

研究内容：建立氮化镓单晶氨热生长过程及反应釜的多源感知方法与系统；研究釜内温-压-介质联动与耦合机制，探明极端工况对釜体损伤的量化影响；建立高品质单晶生长过程平衡失稳预警模型。

执行期限：2025年10月1日至2027年9月30日。

经费额度：非定额资助，拟支持不超过1个项目，每项资助额度不超过300万元。

方向2：碳化硅界面能带调控与双能级缺陷共轭抑制研究

研究目标：针对碳化硅功率器件中界面双能级缺陷引发的阈值电压漂移、动态电阻退化等性能和可靠性问题，开展能带调控与碳化硅界面态密度的构效关系研究，建立高k外诱导界面层的方法，实现碳化硅界面态密度降低1个数量级、高k栅介质击穿场强≥7 MV/cm的目标。

研究内容：研究原位等离子体与高k介质协同调控碳化硅能带偏移机制，探索能带调控驱动的碳化硅界面缺陷抑制方法，揭示能带偏移与氧空位结合能位移的定量关联关系，阐明碳化硅界面缺陷和近界面氧化层缺陷共轭抑制机理。

执行期限：2025年10月1日至2027年9月30日。

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