高端電芯片如何突破，解缺芯之困

　　中興事件之后，引發(fā)了關(guān)于中國半導體芯片核心產(chǎn)業(yè)的擔憂(yōu)，引起了業(yè)界人士都中國芯的重視。其實(shí)，一直以來(lái)，中國都是在光通信領(lǐng)域占有很重要的位置，但在光通信芯片上，就還需進(jìn)一步的努力，發(fā)展空間還有很大，尤其是高端電芯片。

　　高端光電芯片是最大短板

　　在光通信傳輸過(guò)程中，發(fā)射端將電信號轉換成光信號，然后調制到激光器發(fā)出激光束，通過(guò)光纖傳遞，在接收端接收到光信號后再將其轉化為電信號，經(jīng)調制解調后變?yōu)樾畔?，而光電芯片所起到的作用就是?shí)現電信號和光信號之間的相互轉換，是光電技術(shù)產(chǎn)品的核心，處于光通信領(lǐng)域的金字塔尖。

　　目前國內能夠生產(chǎn)光電芯片的企業(yè)并不多，約30余家，其中大多數能夠大批量生產(chǎn)低端芯片。

　　僅有光迅科技、海信、華為、烽火等少數廠(chǎng)商可以生產(chǎn)中高端芯片，但總體供貨有限，市場(chǎng)占比不足1%，高端芯片嚴重依賴(lài)于博通、三菱等美日公司。

　　中國電信科技委主任韋樂(lè )平表示，在路由器、基站、傳輸系統、接入網(wǎng)等光網(wǎng)絡(luò )核心建設成本中，光器件成本占比高達60-80%，而光器件成本高企的核心原因在于高端芯片還不能完全國產(chǎn)化，需要依賴(lài)進(jìn)口，因此高端光電芯片應該成為中國光通信產(chǎn)業(yè)需要攻克的關(guān)鍵點(diǎn)。

　　問(wèn)題出在哪

　　中國光電芯片產(chǎn)業(yè)相對落后，既與內部研發(fā)實(shí)力，也與外部環(huán)境有關(guān)。

　　在內部研發(fā)方面，光電芯片是一種高度集成的元器件，其所集成的元件包括激光器、調制器、耦合器、分束器、波分復用器、探測器等。目前業(yè)內有兩大類(lèi)芯片封裝解決方案，一類(lèi)是III-V族，一類(lèi)是硅光，其中前者技術(shù)相對較成熟，有成熟的單片集成解決方案，后者的激光器集成和封裝方案還在完善。

　　一般來(lái)說(shuō)，光電芯片的研制過(guò)程可分解成為三個(gè)環(huán)節，分別是外延材料設計、外延材料的生長(cháng)以及后端工藝制備。外延材料設計是指借助模擬仿真軟件設計出滿(mǎn)足應用需求的芯片外延結構。外延材料的制備是指利用相關(guān)方式生長(cháng)出滿(mǎn)足設計要求的外延材料，其質(zhì)量往往是影響光芯片性能的重要因素。后端工藝制備則是利用半導體相關(guān)工藝，將外延材料制作成具有一定表面結構的光電芯片。

　　而中國在光電芯片的研發(fā)、設計、流片加工、封裝等方面，與國外相比，都有些欠缺。據中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )發(fā)布的《中國光電子器件產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展路線(xiàn)圖(2018-2022年)》顯示，國內企業(yè)目前只掌握了10Gb/s速率及以下的激光器、探測器、調制器芯片，以及PLC/AWG芯片的制造工藝以及配套IC的設計、封測能力，整體水平與國際標桿企業(yè)還有較大差距，尤其是高端芯片能力比美日發(fā)達國家落后1-2代以上。而且，中國光電子芯片流片加工也嚴重依賴(lài)美國、新加坡、加拿大等國。

　　在外部環(huán)境方面，在全球電子信息產(chǎn)業(yè)的格局中，中國依然是行業(yè)的新進(jìn)者，按照產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規律，新進(jìn)者一定是先從整機和系統等相對容易的產(chǎn)業(yè)環(huán)節開(kāi)始切入。賽迪智庫集成電路研究所超摩爾研究室主任朱邵歆博士告訴《通信產(chǎn)業(yè)報》(網(wǎng))記者，我國目前所處的產(chǎn)業(yè)階段決定了整機和系統企業(yè)會(huì )優(yōu)先采購全球龍頭供應商的光芯片，從而對自主研發(fā)芯片的決心有所松懈。

　　顯然，光電芯片的研發(fā)過(guò)程極為復雜，不僅需要一定的技術(shù)積累，還需要較大的投資，研發(fā)和生產(chǎn)周期也都較長(cháng)，高端芯片更是如此。這意味著(zhù)中小企業(yè)很難在高端光電芯片的研發(fā)上有所作為，而即便是大型企業(yè)，在研發(fā)的過(guò)程中沒(méi)有獲得足夠多的用戶(hù)反饋，及時(shí)糾錯，在商用過(guò)程中多少也有些力不從心。

　如何突破

　　要攻克高端芯片，首先得打破國內通信設備廠(chǎng)商不愿意用、研發(fā)廠(chǎng)商不敢大投入的怪圈。這就需要加大信息基礎設施建設的投入，統籌產(chǎn)業(yè)布局，改善企業(yè)生存環(huán)境，營(yíng)造良好的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

　　此外，中國通信學(xué)會(huì )光通信委員會(huì )榮譽(yù)主任、亞太光通信委員會(huì )主任毛謙認為，芯片工藝非常復雜，工藝的成功與人很有關(guān)系，培養、吸引高技術(shù)人才也是重中之重。

　　朱邵歆則建議，國內的通信設備企業(yè)要判定當前的國際形勢，加大自主產(chǎn)品的研發(fā)力度，利用系統優(yōu)勢，加大試錯比例。還要借光芯片開(kāi)始在消費電子中應用的東風(fēng)(如人臉識別的VCSEL光芯片)，發(fā)揮技術(shù)儲備優(yōu)勢，加大產(chǎn)品和市場(chǎng)布局，以市場(chǎng)的手段提升光芯片產(chǎn)品的競爭力。

　　可喜的是，國內已經(jīng)有多家企業(yè)和科研院所率先布局光電芯片領(lǐng)域，并取得了一定的成果。比如，武漢郵電科學(xué)院等科研機構在光器件領(lǐng)域深耕多年，具有深厚的技術(shù)儲備。華為海思早在2013年，通過(guò)收購比利時(shí)硅光子公司Caliopa，加入芯片戰場(chǎng)，后來(lái)又收購了英國光子集成公司CIP，目前該公司已經(jīng)掌握100G光模塊技術(shù)，準備進(jìn)一步攻克難關(guān)，實(shí)現量產(chǎn)。

　　烽火科技旗下光迅科技近日推出了120GCXP模塊和100GQSFP28SR4模塊，這是在國內首次實(shí)現100G速率光模塊的芯片國產(chǎn)化。此外海信、華工科技等都在耕耘高端光電芯片市場(chǎng)。

　　然而，上述企業(yè)的芯片產(chǎn)品要全部實(shí)現內部采購，還需要很長(cháng)時(shí)間。朱邵歆強調，對于中國的光芯片發(fā)展來(lái)說(shuō)，一些必要的“學(xué)分”還是要修滿(mǎn)的。

　　以工匠之心靜待花開(kāi)

　　光電芯片產(chǎn)業(yè)一直是低端產(chǎn)品在發(fā)展，高端欠缺。有資料顯示，10Gb/s以及以下速率光芯片國產(chǎn)率能夠達到80%以上，可是25Gb/s以及以上速率光芯片卻處于產(chǎn)業(yè)的洼地。這與手機芯片產(chǎn)業(yè)是何等的相似，使人不免產(chǎn)生疑問(wèn)，難道中國真的玩不轉這種高科技的玩意兒?jiǎn)?

　　其實(shí)不是這樣的，中國在很多產(chǎn)業(yè)走在世界的前列，比如高鐵，比如航天工業(yè)，這都說(shuō)明了中國在芯片領(lǐng)域同樣擁有走在世界前列的可能，只是需要時(shí)間罷了。畢竟這是一個(gè)需要精密儀器在納米級進(jìn)行集成、封裝作業(yè)的產(chǎn)業(yè)，需要的是技術(shù)長(cháng)期的積累，更需要耐得住寂寞，以及資金消耗。

　　如果有投入、愿意花費精力布局這一產(chǎn)業(yè)，中國光電芯片產(chǎn)業(yè)將會(huì )向高端發(fā)展，在這期間，只需耐心等待。