厚积薄发 国产PLC光分路器芯片占全球市场50％份额|开云(中国)Kaiyun

发布时间：2024-11-27  人浏览

本文摘要：我国光电子芯片，已在豫北小城鹤壁取得突破。

我国光电子芯片，已在豫北小城鹤壁取得突破。其中的PLC光分路器芯片早在2012年就构建国产化，被迫国外芯片在中国市场的价格从每晶圆最低时2400多美元降至100多美元。目前已占到全球市场50％以上份额。

更加真是的是，他们研发的阵列波导光栅（AWG）芯片，在骨干网、高速数据中心及5G基站前传等领域获得重大突破，其中，骨干网AWG转入涉及领域著名国际设备商供应链，高速数据中心及5G应用于技术未来将会在国际竞争中排在。近日，他们已在5G前传循环型波分适配、解法适配芯片核心技术方面，开始实验检验工作。

攻下光电子芯片三大壁垒5月17日，科技日报记者前往鹤壁专访。在仕欠佳光子展厅里，吴远大讲解，在目前世界上100多类高端光电子芯片中，国内有两大类仅有系列化芯片技术基本构建国产化。

一类是主要应用于光纤到户接入网中的PLC光分路器芯片，另一类是主要应用于骨干网、城域网、高速数据中心和5G领域的阵列波导光栅芯片。“这两类芯片，都是我们公司研发的。”吴远大说道。

今年45岁的吴远大，是中国科学院半导体研究所研究员，主要致力于高性能无源光电子材料与器件的应用于基础研究，实时积极开展PLC光分路器芯片及阵列波导光栅芯片的产业化技术开发工作。2011年，作为我国光电子事业主要开拓者王青云院士团队的一员，他与所里的6个年轻人一起，回到鹤壁兼任河南仕欠佳光子科技股份有限公司常务副总裁，积极开展院企合作，打开我国高端光电子芯片的产业化之路。

吴远大说道，在国家863计划、973计划项目资助下，中科院半导体所对这些芯片早已积极开展了十多年的基础研究，但由于三方面原因，此前仍然没产业化。一是高质量的高折射率差硅基SiOx构建光波导材料基础薄弱。

微电子技术中二氧化硅薄膜材料的厚度，一般仅有为几百纳米；而平面构建光波导芯片中，则拒绝二氧化硅膜的厚度低约几个微米，甚至几十个微米，拒绝无下陷、无缺失，且更加注重二氧化硅材料的光传输性质。国外生长硅基SiOx构建光波导材料的方式主要有两种：以欧美为代表的化学气相沉积法（PECVD），以日本、韩国为代表的火焰水解法（FHD）。PECVD法精度较高，操控性好；FHD法生长速率慢，产业化效率更高，二者各有优缺点。

而国内缺少涉及应用于基础研究。二是芯片工艺水平约将近芯片产业化市场需求，特别是在整张晶圆的均匀分布性、稳定性方面，如二氧化硅厚膜的高深宽比和低损耗光刻工艺。

三是在产业和市场导向上，过去偏重于卖，拿市场换技术。“我们带着这些研究成果回到鹤壁，或许是厚积薄发，2011年创建专用研发生产线，2012年就已完成产业化工艺技术开发，2015年PLC光分路芯片全球市场份额超过50％。那一年，我们销售芯片2000多万颗；今年前4个月，每月产量都在200万颗以上。

国际上芯片产业化十来年才能走完的路，我们三四年就构建了。”吴远大说道。两大研发计划，攻下两座光电芯片山头在光分路器芯片顺利构建产业化的同时，他们又把目光投向了阵列波导光栅芯片（AWG）研发。

2013年，国家863计划“光电子构建芯片及其材料关键工艺技术”项目，由仕佳光子联合分担，吴远大兼任课题负责人。他们使用等离子体强化化学气相沉积和火焰水解法相融合的二氧化硅厚膜生长原理，改良厚膜生长设备，通过对多层结构的二氧化硅材料展开多组分、外用互溶的掺入，融合梯度高温处置及干法刻蚀工艺制程，取得了有所不同折射率劣的低损耗、较低形变、高品质、低折射率差SiOx光波导材料，且材料生长效率明显提高，填补了硅基SiOx构建光波导材料基础薄弱的难题，为AWG芯片的产业化奠定了坚实基础。

更进一步，在国家重点研发计划项目“高性能无源光电子材料与器件研究”资助下，又攻下了多项芯片关键工艺技术，在六英寸硅基/石英基SiOx晶圆工艺的均匀分布性、重复性和稳定性方面取得了专利或专有技术，培育了十多位专项工艺技能人才，构建了芯片工艺能力与产业化技术的融合融通，研制成功的4地下通道、8地下通道及16地下通道AWG芯片，超越了国外对我国高性能AWG芯片产业化技术的长年独占，构建了在国际市场上与国外企业同台竞争。目前，项目团队享有AWG芯片设计及工艺核心发明专利十多项，并取得了2017年度国家科技进步二等奖，提高了我国下一代（5G）通信主干支撑光网络和光点对点建设的核心竞争力。修筑高速DFB激光器芯片产业化新的征程现在，仕欠佳光子又引入中科院半导体所王圩院士团队，开始了高速DFB激光器芯片产业化的新征程。两个院士团队的13名专家长年驻守在鹤壁。

鹤壁则以仕欠佳光子为龙头，引入了上海标迪、深圳腾天、威讯光电等十多家上下游设施企业，正式成立了6大省级以上技术研发创意平台。一个有“芯”的“中原硅谷”正在鹤壁兴起！“中国芯片虽然早已在个别领域跟上了国外先进设备水平，甚至打破了国外技术。” 但是，吴远大说道，“整体而言，要全面追上上还必须20年。

所以，必需射击主要芯片，全面实现国产化！”而这正是他们下一步要攻下的目标。

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