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基站前傳等領域獲重大突破,，其中，骨干網(wǎng)AWG進入相關(guān)領域知名國際設備商供應鏈,，高速數(shù)據(jù)中心及5G應用技術(shù)有望在國際競爭中領跑,。近日，他們已在5G前傳循環(huán)型波分復用,、解復用芯片核心技術(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,，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,，另一類是主要應用于骨干網(wǎng),、城域網(wǎng)、高速數(shù)據(jù)中心和5G領域的陣列波導光柵芯片,?！斑@兩類芯片，都是我們公司研發(fā)的,?！眳沁h大說。

　　今年45歲的吳遠大,，是中國科學院半導體研究所研究員，主要致力于高性能無源光電子材料與器件的應用基礎研究,，同步開展PLC光分路器芯片及陣列波導光柵芯片的產(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,，來到鶴壁擔任河南仕佳光子科技股份有限公司常務副總裁,，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,，中科院半導體所對這些芯片已經(jīng)開展了十多年的基礎研究,，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集成光波導材料基礎薄弱,。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集成光波導材料的方式主要有兩種：以歐美為代表的化學氣相沉積法（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)應用基礎研究,。

　　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?！眳沁h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,，吳遠大擔任課題負責人。

　　他們采用等離子體增強化學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、低應力,、高品質(zhì),、高折射率差SiOx光波導材料，且材料生長效率顯著提升,，彌補了硅基SiOx集成光波導材料基礎薄弱的難題,，為AWG芯片的產(chǎn)業(yè)化打下了堅實基礎。

　　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)絡和光互連建設的核心競爭力。

　　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。