国产可编程逻辑控制器光分路器芯片占全球市场的50%

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把“生命之门”握在自己手中

中国的光电芯片在河南北部的小镇鹤壁取得了突破。其中，可编程逻辑控制器光分路器芯片早在2012年就已本地化，这迫使外国芯片在中国市场的价格从每片2400多美元降至100多美元。目前，它已经占据了全球市场的50%以上。

更引人注目的是，他们开发的阵列波导光栅(AWG)芯片在骨干网、高速数据中心和5G基站转发方面取得了重大突破，其中骨干网AWG已经进入相关领域国际知名设备制造商的供应链，高速数据中心和5G应用技术有望引领国际竞争。最近，他们开始对5G前向循环波分复用和解复用芯片的核心技术进行实验验证。

克服光电芯片的三大障碍

5月17日，《科技日报》的一名记者去鹤壁采访。在时嘉光子展览馆，吴元达介绍说，世界上100多种高端光电芯片中，中国有两种完全系列化的芯片技术基本上是本土化的。一种是主要用于光纤到户接入网的可编程逻辑控制器光分路器芯片，另一种是主要用于骨干网、城域网、高速数据中心和5G领域的阵列波导光栅芯片。"这两种芯片都是我们公司开发的."吴远达说道。

吴远达，45岁，中国科学院半导体研究所研究员。主要从事高性能无源光电子材料和器件应用的基础研究，同时开发可编程逻辑控制器光分路器芯片和阵列波导光栅芯片的工业技术开发。2011年，作为中国光电子的主要开拓者王其明院士团队的一员，他和研究所的六名青年一起来到鹤壁担任河南时嘉光电科技有限公司的执行副总裁，开始了中国高端光电芯片的产业化。

吴远达说，中国科学院半导体研究所在国家863计划和国家973计划的支持下，对这些芯片进行了十多年的基础研究，但由于三个原因，以前没有产业化。

首先，高折射率差的高质量二氧化硅集成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只有几百纳米；在平面集成光波导芯片中，要求二氧化硅薄膜的厚度高达几微米，甚至几十微米，没有裂纹和缺陷，并且更加重视二氧化硅材料的光传输性能。国外生长硅基集成光波导材料有两种方法:以欧美为代表的化学气相沉积法和以日韩为代表的火焰水解法(FHD)。等离子体化学气相沉积法精度高，可操作性好；FHD法具有较快的增长率和较高的工业化效率，两者各有利弊。然而，我国缺乏相关的应用基础研究。

其次，芯片技术水平不能满足芯片产业化的需要，特别是在整个晶圆的均匀性和稳定性方面，如二氧化硅厚膜的高纵横比和低损耗刻蚀工艺。

第三，就行业和市场定位而言，过去的重点是购买和改变技术市场。

“我们带着这些研究成果来到鹤壁，也许是因为我们积累了很多。2011年，我们建立了一条专门的R&D生产线，2012年，我们完成了工业过程技术开发。2015年，可编程逻辑控制器光分路芯片的全球市场份额达到50%。那一年，我们运送了2000多万个芯片；今年前四个月，月产量超过200万。国际芯片产业化只能在十年内完成，而我们已经在三四年内实现了。”吴远达说道。

两个R&D计划征服两座光电芯片山

在分光器芯片成功产业化的同时，他们把注意力转向了阵列波导光栅芯片的开发。

2013年，国家863计划“光电集成芯片及其材料关键技术”由时嘉光子承担，项目负责人吴元达。

采用二氧化硅厚膜生长与等离子体增强化学气相沉积和火焰水解相结合的原理，改进厚膜生长设备，通过多层结构二氧化硅材料的多组分和抗混溶性掺杂，结合梯度高温处理和干法刻蚀工艺，获得低损耗、低应力、高质量、高折射率差的不同折射率差的二氧化硅光波导材料，材料生长效率显著提高，弥补了硅基二氧化硅集成光波导材料AWG芯片基础薄弱的问题。

此外，在国家重点研发项目“高性能无源光电子材料与器件研究”的支持下，六英寸硅基/应时基二氧化硅晶片工艺的均匀性、重复性和稳定性已经突破了许多关键的芯片工艺技术，并获得了专利或专有技术。培养了十多名特殊工艺技能人才，实现了芯片加工能力与产业化技术的融合。4通道、8通道和16通道AWG芯片的成功开发打破了国外在中国的高性能

目前，该项目团队在AWG芯片设计和工艺方面拥有10多项核心发明专利，并获得2017年国家科技进步二等奖，增强了中国下一代(5G)通信骨干承载光网络和光互联建设的核心竞争力。

开启高速DFB激光芯片产业化的新征程

现在，时嘉光子引进了中国科学院半导体研究所王伟院士团队，开启了DFB高速激光芯片产业化的新征程。

来自两个院士团队的13名专家常年驻扎在鹤壁。鹤壁以时嘉光子为龙头，引进了上海比欧迪、深圳腾天、维信光电等十多家上下游配套企业，建立了六个省级以上技术R&D和创新平台。一个“核心”的“中原硅谷”正在鹤壁崛起！

“尽管中国芯片在个别领域已经赶上了国外先进水平，但它们甚至超过了国外技术。”然而，吴元达说，“总的来说，还需要20年才能赶上。因此，我们必须瞄准主要芯片，充分实现本地化！”这正是他们接下来想要征服的。(乔迪)

:张嘉诚

来源：搜狐微门户