“中國合伙人”致力打造首家硅光子芯片企業(yè)

　　一個(gè)企業(yè)只有不斷創(chuàng )新研發(fā)才能走得更長(cháng)遠，只有不起眼的小創(chuàng )新逐步積累才有產(chǎn)品和品牌質(zhì)的飛躍。

　　2009年10月，一個(gè)以研究開(kāi)發(fā)高科技成果，為提升傳統產(chǎn)業(yè)競爭力提供“光通訊造芯”技術(shù)的馬爾斯公司成立，并正式成為宜賓五糧液集團旗下環(huán)球子集團公司的一員。該公司總經(jīng)理李若林先生是硅谷歸國博士，先后在英特爾、西數、美國芯歐科技等國際一流公司擔任主任設計工程師、技術(shù)顧問(wèn)、總經(jīng)理等職務(wù)。

　　“回到中國創(chuàng )業(yè)緣于很多情結，和宜賓結緣更是一種緣分。”李若林說(shuō)，一次偶然的機會(huì )，巧遇了時(shí)任宜賓五糧液集團公司董事長(cháng)王國春。“通過(guò)接觸，我們了解到四川信息產(chǎn)業(yè)正在迅速崛起，配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎比較好。五糧液更是積極為我們搭建平臺，在開(kāi)發(fā)光通訊中高技術(shù)，研發(fā)高附加值關(guān)鍵器件給予了大力支持，同時(shí)，宜賓的各級領(lǐng)導也都十分關(guān)心。”無(wú)論是配套產(chǎn)業(yè)還是發(fā)展軟環(huán)境，都讓幾位博士心中更加堅定回國創(chuàng )業(yè)的信念。

　　在李若林的團隊里，樊文峻、稅永強、王江三位博士也都有著(zhù)豐富的、常人難及的履歷。他們都擁有一樣的信念：“要做就做別人做不了的，這既是一份責任，也是一種激情。”

　　“我們選擇辭職回國創(chuàng )業(yè)，幾乎把所有的心血都用在了研發(fā)新產(chǎn)品上。”稅永強博士說(shuō)，他們幾位博士絕大多數時(shí)候是在實(shí)驗室和車(chē)間度過(guò)。短短一年時(shí)間，馬爾斯公司擁有調節激光器、高功率半導體激光器、SERS生物光學(xué)檢測芯片、硅基V漕芯片四種填補國內空白的獨有產(chǎn)品，另有12種自主研發(fā)的產(chǎn)品，全是以芯片為核心的產(chǎn)品。

　　硅谷歸來(lái)，創(chuàng )業(yè)并非一帆風(fēng)順。2012年初，馬爾斯技術(shù)團隊在一個(gè)光電器件的研發(fā)上遇到瓶頸，經(jīng)過(guò)長(cháng)達四五個(gè)月的反復試驗，一項指標始終達不到預期標準。李若林制定的標準受到了質(zhì)疑，但他選擇了堅持。經(jīng)過(guò)對研發(fā)方案不斷的推翻重來(lái)，光電器件的指標超出了預期。

　　在馬爾斯的員工看來(lái)，李若林對技術(shù)的要求近乎苛刻。“目前，高端的關(guān)鍵芯片技術(shù)掌握在國外公司手中，國內的高端器件生產(chǎn)受到嚴重制約。比如，可調激光器是當今光電器件領(lǐng)域的最前沿，而受制于國外關(guān)鍵芯片技術(shù)壟斷，國內供應商根本無(wú)法染指。”李若林認為，只有突破核心技術(shù)，打破國外壟斷，才能打開(kāi)我國光通信發(fā)展的最大瓶頸。

　　“如今，我們月產(chǎn)芯片的數量達到20萬(wàn)顆，光電器件模塊5萬(wàn)只。”李若林告訴記者，公司非常注重人才的培養，全公司85名員工中，清一色是本科以上學(xué)歷，其中專(zhuān)業(yè)的研發(fā)團隊人數已達40人。核心博士團隊的專(zhuān)業(yè)特長(cháng)覆蓋了光電器件核心技術(shù)的每一個(gè)環(huán)節，芯片的設計、制造、檢測、器件封裝、電子電路控制、軟件接口等環(huán)節。正是馬爾斯公司占領(lǐng)了人才高地，一個(gè)占地僅4000平米、成立不到四年的新公司已有了意想不到的成績(jì)。

　　2012年4月，中興通訊主動(dòng)聯(lián)系馬爾斯，提出共同開(kāi)展“新型10GB/s波長(cháng)可調諧激光器”項目。波長(cháng)可調諧激光器屬于“十二五”國家科技計劃信息技術(shù)領(lǐng)域中的前沿技術(shù)類(lèi)領(lǐng)域。

　　在重視研發(fā)的同時(shí)，李若林博士團隊深知本土化對于產(chǎn)業(yè)長(cháng)遠發(fā)展的重要性。因此，公司一方面從國內高端電子企業(yè)引進(jìn)高級人才擔任公司副總，一方面也從沿海電子企業(yè)生產(chǎn)一線(xiàn)引進(jìn)技術(shù)能手，并破格提拔。2011年9月，馬爾斯公司唯一讓別的企業(yè)代工的刻蝕工藝也已實(shí)現自己生產(chǎn)，并開(kāi)始陸續接單為國內外企業(yè)代工。

　　今年，李若林帶領(lǐng)的博士團隊先后成功入選四川省“百人計劃”和全國“千人計劃”。談及此，李若林只是淡淡一笑，“創(chuàng )業(yè)的道路上難免曲折，研發(fā)人付出艱辛是義不容辭的。一個(gè)企業(yè)只有不斷創(chuàng )新研發(fā)才能更得更長(cháng)遠，只有不起眼的小創(chuàng )新逐步積累才有產(chǎn)品和品牌質(zhì)的飛躍。”在馬爾斯公司的博士們、科研人員們?yōu)橄冗M(jìn)技術(shù)孜孜求進(jìn)的故事每天都在上演。

　　強大的人才隊伍，清晰的產(chǎn)品路線(xiàn)圖，務(wù)實(shí)的研發(fā)精神，馬爾斯公司在光通訊產(chǎn)業(yè)鏈整合的道路上，看重的不僅僅是眼前的市場(chǎng)，更重要的是未來(lái)的發(fā)展空間。如今，四位博士已將發(fā)展目標明確為“打造中國業(yè)界第一家以硅光子芯片技術(shù)為核心、具有芯片設計、生產(chǎn)、器件封裝的垂直技術(shù)整合能力的高端光電產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)。”

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　　英特爾成功研制硅激光器歷程

　　英特爾公司是全球最大的半導體芯片制造商，它成立于1968年，具有44年產(chǎn)品創(chuàng )新和市場(chǎng)領(lǐng)導的歷史。1971年，英特爾推出了全球第一個(gè)微處理器。微處理器所帶來(lái)的計算機和互聯(lián)網(wǎng)革命，改變了整個(gè)世界。

　　英特爾公司，即是源于前身仙童半導體公司發(fā)展而來(lái)。仙童公司創(chuàng )始人威廉·肖克利是1956年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者， 因發(fā)明晶體管而改變了科技歷史，獲得1956年諾貝爾物理學(xué)獎。

　　1.創(chuàng )辦起源

　　1955年，“晶體管之父”威廉·肖克利，離開(kāi)貝爾實(shí)驗室創(chuàng )建肖克利半導體實(shí)驗室并吸引了許多才華橫溢的年輕科學(xué)家加入，但很快，肖克利的管理方法和怪異行為引起員工的不滿(mǎn)。其中被肖克利稱(chēng)為八叛逆的羅伯特·諾伊斯、戈登·摩爾、朱利亞斯·布蘭克、尤金·克萊爾、金·赫爾尼、杰·拉斯特、謝爾頓·羅伯茨和維克多·格里尼克，聯(lián)合辭職并于1957年10月共同創(chuàng )辦了仙童半導體公司。安迪·格魯夫于1963年在戈登·摩爾的邀請下加入了仙童半導體公司。

　　由于仙童半導體快速發(fā)展，導致內部組織管理與產(chǎn)品問(wèn)題日亦失衡。1968年7月仙童半導體其中兩位共同創(chuàng )辦人羅伯特·諾伊斯、戈登·摩爾請辭，并于7月16日，以集成電路之名(integrated electronics)共同創(chuàng )辦Intel公司。而安迪·格魯夫也自愿跟隨戈登·摩爾的腳步，成為英特爾公司第3位員工。

　　在安迪·格魯夫的口述自傳中表示，如果以他是公司第3位員工的角度來(lái)看，他是“英特爾創(chuàng )辦人之一”。但若以所有權來(lái)說(shuō)，因未受邀以1美元價(jià)格購股，而是首位自愿加入的員工。

　　2.最新混合硅激光器技術(shù)

　　近日，英特爾公司CTO賈斯汀(Justin Rattner)在北京舉行的英特爾信息技術(shù)峰會(huì )上通過(guò)視頻首次公開(kāi)演示了面向數據中心、速度達100Gbps的全面集成硅光電模塊的運行狀況。這是全球唯一一個(gè)采用混合硅激光器的模塊。賈斯汀透露，這一模塊將實(shí)現量產(chǎn)。標志著(zhù)硅光子技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化取得了具有應用意義的重要突破。

　　所謂硅光子技術(shù)就是將光模塊集成到傳統的硅基芯片中，利用芯片的生產(chǎn)工藝和封裝技術(shù)大規模生產(chǎn)光電模塊，從而實(shí)現芯片間的光傳輸。它被認為將帶來(lái)信息技術(shù)的又一次革命。而在這一新的技術(shù)革命浪潮中，以英特爾為代表的美國企業(yè)再一次走在了世界的前列。由于硅材料更適合電路傳輸而不是光波，因此通過(guò)硅產(chǎn)生激光尤其是連續的激光是一件非常困難的事情，要實(shí)現產(chǎn)業(yè)化，更需要解決一系列高難度的技術(shù)問(wèn)題。

　　硅被廣泛用于數碼電子產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)，也用于光的路由、探測、調制和放大，但它并不能有效發(fā)光。另一方面，基于磷化銦的激光器被普遍用于電信設備，但需要逐一進(jìn)行組合和校準。這相對于計算機產(chǎn)業(yè)大批量、低成本的制造需求，仍顯得過(guò)于昂貴和費時(shí)。

　　混合硅激光含有獨特設計，當硅波導容納和控制激光時(shí)，其采用的磷化銦材料可以產(chǎn)生光并把它擴大。制造這種設備的關(guān)鍵是用低溫的氧等離子體(帶電荷的氧氣)在這兩種材料表面都形成一層薄氧化膜(大約25個(gè)原子的厚度)。

　　當加熱的同時(shí)在材料兩側加壓，兩種材料上的氧化膜就像玻璃粘合劑一樣熔合，從而將兩種材料熔合到一個(gè)單一芯片中。給磷化銦施加電壓，它產(chǎn)生的光會(huì )通過(guò)這層像玻璃粘合劑一樣的氧化膜進(jìn)入硅片中的波導。波導容納并控制光，形成混合硅激光。波導的設計對混合硅激光器的性能和激光的波長(cháng)至關(guān)重要。

　　3.研制硅激光器歷程

　　實(shí)際上，英特爾從上世紀90年代中期就開(kāi)始開(kāi)發(fā)硅光子技術(shù)，是全球最早開(kāi)始研發(fā)硅光子技術(shù)的企業(yè)之一，但在很長(cháng)一段時(shí)間內都沒(méi)有太大的進(jìn)展。2004年，英特爾研究人員首次展示了帶寬超過(guò)1GHz的硅激光調制器，比此前硅基調制記錄快了近50倍。2005年，他們才宣布開(kāi)發(fā)成功全球第一套能驅動(dòng)連續光波的硅組件激光技術(shù)，直到2006年才開(kāi)發(fā)成功全球首個(gè)混合硅激光器。

　　2006年9月18日，來(lái)自英特爾公司和美國加州大學(xué)圣芭芭拉分校(UCSB)的研究人員成功研發(fā)了世界上首個(gè)采用標準硅工藝制造的電力混合硅激光器(HybridSiliconLaser)。這項技術(shù)突破標志著(zhù)用于未來(lái)計算機和數據中心的低成本、高帶寬硅光子學(xué)設備產(chǎn)業(yè)化的最后障礙之一已經(jīng)被解決。

　　研究人員已經(jīng)能夠將磷化銦(IndiumPhosphide)的發(fā)光屬性和硅的光路由能力整合到單一混合芯片中。當給磷化銦施加電壓的時(shí)候，光進(jìn)入硅片的波導(waveguide)，產(chǎn)生持續的激光束，這種激光束可驅動(dòng)其他的硅光子器件。這種基于硅片的激光技術(shù)可使光子學(xué)更廣泛地應用于計算機中，因為采用大規模硅基制造技術(shù)能夠大幅度降低成本。

　　“這一技術(shù)使未來(lái)的計算機內部可采用低成本、萬(wàn)億比特(TB)量級的光學(xué)‘數據通路’(datapipes)，并使高性能計算應用迎來(lái)新時(shí)代，”英特爾公司光子學(xué)技術(shù)實(shí)驗室總監馬里奧·潘尼西亞(MarioPaniccia)指出。“盡管離商品化仍有很長(cháng)距離，但我們相信數十個(gè)、甚至數百個(gè)混合硅激光器會(huì )和其它硅光子學(xué)部件一起，被集成到單一硅基芯片上去。”

　　“我們和英特爾公司的研究項目，充分體現了產(chǎn)業(yè)和學(xué)術(shù)界可以通過(guò)合作來(lái)推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，”美國加州大學(xué)圣芭芭拉分校電氣和計算機工程學(xué)教授約翰·鮑爾斯(JohnBowers)指出，“通過(guò)結合美國加州大學(xué)圣芭芭拉分校在磷化銦方面的專(zhuān)業(yè)能力和英特爾公司在硅光子方面的專(zhuān)業(yè)能力，我們已研發(fā)出基于鍵合方法的一種新結構激光器，它能夠用于晶圓級、半晶圓級和芯片級的應用，同時(shí)這也是將大規模的光學(xué)器件集成到一個(gè)硅平臺上的一種可能的解決方案。這是開(kāi)始低成本大批量生產(chǎn)高集成度硅光子芯片的標志。”

　　隨后幾年，英特爾硅光子技術(shù)不斷取得一些新的進(jìn)展，2007年開(kāi)發(fā)成功40GB/s帶寬速度的硅光調制器等。2010年，英特爾宣布，開(kāi)發(fā)成功集成了激光器的硅基光電數據聯(lián)結系統研究原型，傳輸速度達50Gbps。賈斯汀在上周的演講中介紹說(shuō)，除了速度提升，英特爾還為此開(kāi)發(fā)了專(zhuān)門(mén)的檢測技術(shù)，通過(guò)光學(xué)的方法檢測硅光芯片的質(zhì)量。還與康寧公司合作開(kāi)發(fā)了傳輸速度達1.6TB的全新光電線(xiàn)纜和連接器，從而大大加快其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。