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厚积薄发,国产PLC光分路器芯片占全球市场50%份额

把“命门”掌握在自己手中

我国光电子芯片,已在豫北小城鹤壁获得突破。其中的PLC光分路器芯片早在2012年就实现国产化,迫使国外芯片在中国市场的价格从每晶圆最高时2400多美元降到100多美元。目前已占全球市场50%以上份额。

更了不起的是,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基站前传等领域获重大突破,其中,骨干网AWG进入相关领域知名国际设备商供应链,高速数据中心及5G应用技术有望在国际竞争中领跑。近日,他们已在5G前传循环型波分复用、解复用芯片核心技术方面,开始实验验证工作。

攻克光电子芯片三大壁垒

5月17日,科技日报记者前往鹤壁采访。在仕佳光子展厅里,吴远大介绍,在目前世界上100多类高端光电子芯片中,国内有两大类全系列化芯片技术基本实现国产化。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。

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基础研究,同步开展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启明院士团队的一员,他与所里的6个年轻人一起,来到鹤壁担任河南仕佳光子科技股份有限公司常务副总裁,开展院企合作,开启我国高端光电子芯片的产业化之路。

吴远大说,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已经开展了十多年的基础研究,但由于三方面原因,此前一直没有产业化。

一是高质量的高折射率差硅基SiOx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,一般仅为几百纳米;而平面集成光波导芯片中,则要求二氧化硅膜的厚度高达几个微米,甚至几十个微米,要求无龟裂、无缺陷,且更偏重二氧化硅材料的光传输性质。国外生长硅基SiOx集成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法生长速率快,产业化效率更高,二者各有优缺点。而国内缺乏相关应用基础研究。

二是芯片工艺水平达不到芯片产业化需求,特别是在整张晶圆的均匀性、稳定性方面,如二氧化硅厚膜的高深宽比和低损耗刻蚀工艺。

三是在产业和市场导向上,过去偏重于买,拿市场换技术。

“我们带着这些研究成果来到鹤壁,也许是厚积薄发,2011年建立专用研发生产线,2012年就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达到50%。那一年,我们出货芯片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,我们三四年就实现了。”吴远大说。

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