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(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，迫使國外芯片在中國市場的價(jià)格從每晶圓最高時(shí)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(jìn)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證工作。

　　攻克光電子芯片三大壁壘

　　在仕佳光子展廳里,，吳遠(yuǎn)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(shí)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(yuǎn)大說,。

　　今年45歲的吳遠(yuǎn)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(tuán)隊(duì)的一員,，他與所里的6個(gè)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(yuǎn)大說，在國家863計(jì)劃,、973計(jì)劃項(xiàng)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(dá)幾個(gè)微米,，甚至幾十個(gè)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(diǎn),。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(dá)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(dá)到50%,。那一年，我們出貨芯片2000多萬顆;今年前4個(gè)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?shí)現(xiàn)了,?！眳沁h(yuǎn)大說。

　　兩大研發(fā)計(jì)劃,，攻克兩座光電芯片山頭

　　在光分路器芯片成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的同時(shí),，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(jì)劃“光電子集成芯片及其材料關(guān)鍵工藝技術(shù)”項(xiàng)目，由仕佳光子牽頭承擔(dān),，吳遠(yuǎn)大擔(dān)任課題負(fù)責(zé)人,。

　　他們采用等離子體增強(qiáng)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(jìn)厚膜生長設(shè)備，通過對多層結(jié)構(gòu)的二氧化硅材料進(jìn)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(bǔ)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(jiān)實(shí)基礎(chǔ),。

　　進(jìn)一步,，在國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)工藝技能人才,，實(shí)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(shí)現(xiàn)了在國際市場上與國外企業(yè)同臺競爭。

　　目前,，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)擁有AWG芯片設(shè)計(jì)及工藝核心發(fā)明專利十多項(xiàng),，并獲得了2017年度國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),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(jìn)中科院半導(dǎo)體所王圩院士團(tuán)隊(duì),，開始了高速DFB激光器芯片產(chǎn)業(yè)化的新征程。

　　兩個(gè)院士團(tuán)隊(duì)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(jìn)了上海標(biāo)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(gè)有“芯”的“中原硅谷”正在鶴壁崛起!

　　“中國芯片雖然已經(jīng)在個(gè)別領(lǐng)域趕上了國外先進(jìn)水平,，甚至超越了國外技術(shù),。” 但是，吳遠(yuǎn)大說,，“整體而言,，要全面追趕上還需要20年。所以,，必須瞄準(zhǔn)主要芯片,，全面實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化!”而這正是他們下一步要攻克的目標(biāo)。