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厚積薄發(fā)
，國產(chǎn)PLC光分路器芯片占全球市場50％份額開辟新征程

2019-05-21 14:31:05來源：科技日報

把命門掌握在自己手中我國光電子芯片，已在豫北小城鶴壁獲得突破。其中的PLC光分路器芯片早在2012年就實現(xiàn)國產(chǎn)化，迫使國外芯片在中國市場...

把“命門”掌握在自己手中

我國光電子芯片，已在豫北小城鶴壁獲得突破

。其中的PLC光分路器芯片早在2012年就實現(xiàn)國產(chǎn)化，迫使國外芯片在中國市場的價格從每晶圓最高時2400多美元降到100多美元。目前已占全球市場50%以上份額

。

更了不起的是，他們研發(fā)的陣列波導(dǎo)光柵(AWG)芯片

，在骨干網(wǎng)

、高速數(shù)據(jù)中心及5G基站前傳等領(lǐng)域獲重大突破，其中

，骨干網(wǎng)AWG進入相關(guān)領(lǐng)域知名國際設(shè)備商供應(yīng)鏈

，高速數(shù)據(jù)中心及5G應(yīng)用技術(shù)有望在國際競爭中領(lǐng)跑

。近日，他們已在5G前傳循環(huán)型波分復(fù)用

、解復(fù)用芯片核心技術(shù)方面

，開始實驗驗證工作。

攻克光電子芯片三大壁壘

5月17日

，科技日報記者前往鶴壁采訪

。在仕佳光子展廳里，吳遠大介紹

，在目前世界上100多類高端光電子芯片中

，國內(nèi)有兩大類全系列化芯片技術(shù)基本實現(xiàn)國產(chǎn)化。一類是主要應(yīng)用于光纖到戶接入網(wǎng)中的PLC光分路器芯片

，另一類是主要應(yīng)用于骨干網(wǎng)

、城域網(wǎng)、高速數(shù)據(jù)中心和5G領(lǐng)域的陣列波導(dǎo)光柵芯片

。“這兩類芯片

，都是我們公司研發(fā)的。”吳遠大說

。

今年45歲的吳遠大

，是中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所研究員，主要致力于高性能無源光電子材料與器件的應(yīng)用基礎(chǔ)研究

，同步開展PLC光分路器芯片及陣列波導(dǎo)光柵芯片的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)工作

。2011年，作為我國光電子事業(yè)主要開拓者王啟明院士團隊的一員

，他與所里的6個年輕人一起

，來到鶴壁擔(dān)任河南仕佳光子科技股份有限公司常務(wù)副總裁，開展院企合作

，開啟我國高端光電子芯片的產(chǎn)業(yè)化之路

。

吳遠大說，在國家863計劃

、973計劃項目資助下

，中科院半導(dǎo)體所對這些芯片已經(jīng)開展了十多年的基礎(chǔ)研究，但由于三方面原因

，此前一直沒有產(chǎn)業(yè)化

。

一是高質(zhì)量的高折射率差硅基SiOx集成光波導(dǎo)材料基礎(chǔ)薄弱。微電子技術(shù)中二氧化硅薄膜材料的厚度

，一般僅為幾百納米;而平面集成光波導(dǎo)芯片中

，則要求二氧化硅膜的厚度高達幾個微米，甚至幾十個微米

，要求無龜裂

、無缺陷

，且更偏重二氧化硅材料的光傳輸性質(zhì)。國外生長硅基SiOx集成光波導(dǎo)材料的方式主要有兩種：以歐美為代表的化學(xué)氣相沉積法(PECVD)

，以日本

、韓國為代表的火焰水解法(FHD)。PECVD法精度較高

，操控性好;FHD法生長速率快

，產(chǎn)業(yè)化效率更高，二者各有優(yōu)缺點

。而國內(nèi)缺乏相關(guān)應(yīng)用基礎(chǔ)研究

。

二是芯片工藝水平達不到芯片產(chǎn)業(yè)化需求，特別是在整張晶圓的均勻性

、穩(wěn)定性方面

，如二氧化硅厚膜的高深寬比和低損耗刻蝕工藝。

三是在產(chǎn)業(yè)和市場導(dǎo)向上

，過去偏重于買

，拿市場換技術(shù)。

“我們帶著這些研究成果來到鶴壁

，也許是厚積薄發(fā)

，2011年建立專用研發(fā)生產(chǎn)線

，2012年就完成產(chǎn)業(yè)化工藝技術(shù)開發(fā)

，2015年P(guān)LC光分路芯片全球市場份額達到50%。那一年

，我們出貨芯片2000多萬顆;今年前4個月

，每月產(chǎn)量都在200萬顆以上。國際上芯片產(chǎn)業(yè)化十來年才能走完的路

，我們?nèi)哪昃蛯崿F(xiàn)了

。”吳遠大說。

兩大研發(fā)計劃

，攻克兩座光電芯片山頭

在光分路器芯片成功實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的同時

，他們又把目光投向了陣列波導(dǎo)光柵芯片(AWG)開發(fā)。

2013年

，國家863計劃“光電子集成芯片及其材料關(guān)鍵工藝技術(shù)”項目

，由仕佳光子牽頭承擔(dān)，吳遠大擔(dān)任課題負責(zé)人

。

他們采用等離子體增強化學(xué)氣相沉積和火焰水解法相結(jié)合的二氧化硅厚膜生長原理

，改進厚膜生長設(shè)備，通過對多層結(jié)構(gòu)的二氧化硅材料進行多組分

、抗互溶的摻雜

，結(jié)合梯度高溫處理及干法刻蝕工藝制程

，獲得了不同折射率差的低損耗、低應(yīng)力

、高品質(zhì)

、高折射率差SiOx光波導(dǎo)材料，且材料生長效率顯著提升

，彌補了硅基SiOx集成光波導(dǎo)材料基礎(chǔ)薄弱的難題

，為AWG芯片的產(chǎn)業(yè)化打下了堅實基礎(chǔ)。

進一步

，在國家重點研發(fā)計劃項目“高性能無源光電子材料與器件研究”資助下

，又攻克了多項芯片關(guān)鍵工藝技術(shù)，在六英寸硅基/石英基SiOx晶圓工藝的均勻性

、重復(fù)性和穩(wěn)定性方面獲得了專利或?qū)Ｓ屑夹g(shù)

，培養(yǎng)了十多位專項工藝技能人才，實現(xiàn)了芯片工藝能力與產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的融合融通

，研制成功的4通道

、8通道及16通道AWG芯片，打破了國外對我國高性能AWG芯片產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的長期壟斷

，實現(xiàn)了在國際市場上與國外企業(yè)同臺競爭

。

目前，項目團隊擁有AWG芯片設(shè)計及工藝核心發(fā)明專利十多項

，并獲得了2017年度國家科技進步二等獎,提升了我國下一代(5G)通信主干承載光網(wǎng)絡(luò)和光互連建設(shè)的核心競爭力

。

開辟高速DFB激光器芯片產(chǎn)業(yè)化新征程

現(xiàn)在，仕佳光子又引進中科院半導(dǎo)體所王圩院士團隊

，開始了高速DFB激光器芯片產(chǎn)業(yè)化的新征程

。

兩個院士團隊的13名專家常年駐扎在鶴壁。鶴壁則以仕佳光子為龍頭

，引進了上海標迪

、深圳騰天、威訊光電等十多家上下游配套企業(yè)

，成立了6大省級以上技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新平臺

。一個有“芯”的“中原硅谷”正在鶴壁崛起!

“中國芯片雖然已經(jīng)在個別領(lǐng)域趕上了國外先進水平，甚至超越了國外技術(shù)

。” 但是

，吳遠大說，“整體而言

，要全面追趕上還需要20年

。所以，必須瞄準主要芯片

，全面實現(xiàn)國產(chǎn)化!”而這正是他們下一步要攻克的目標

。

責(zé)任編輯：孫知兵

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