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重庆时时彩计划号: 打造“中國芯”,PLC已占全球50%份額

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說起芯片,是國人的痛。去年“中興事件”帶來的“卡脖子”屈辱,一點不亞于當年的石油。

但很少有人想到,我國在光電子領域,已經在豫北小城鶴壁獲得突破。其中的PLC光分路器芯片早在2012年就實現了國產化,迫使國外芯片在中國市場的價格從每晶圓2000多美元降到100多美元。目前已占居全球市場50%以上份額。

如果這還僅僅是“跟跑”的話,那么他們研發的陣列波導光柵(AWG)芯片,其技術水平已與國際并跑,在骨干網、高速數據中心及5G基站前傳等領域取得重大突破,并實現主要芯片產品的產業化,進入相關領域知名國際設備商供應鏈,有望在國際競爭中實現領跑。

國內兩類光電子芯片,基本國產化并實現出口

說到光電子芯片,不能不說吳遠大。

他今年45歲,是中國科學院半導體研究所研究員、博導,河南仕佳光子科技股份有限公司常務副總裁,同時是國家重點研發計劃項目“高性能無源光電子材料與器件研究”的項目負責人,主要致力于高性能無源光電子材料與器件的應用基礎研究,同步開展PLC光分路器芯片及陣列波導光柵芯片的產業化技術開發。2011年,作為我國光電子事業主要開拓者王啟明院士團隊的一員,他與所里的6個年輕人一起,從首都北京來到河南鶴壁,在一片荒地上與一家叫作仕佳通信的民營企業一起披荊斬棘,開啟了我國高端光電子芯片的產業化之路。

前不久,科技日報記者前往鶴壁采訪。在仕佳光子的展廳里,吳遠大介紹,目前世界上的高端光電子芯片有100多類,但國內僅有兩大類的全系列化芯片基本實現國產化。一類是PLC光分路器芯片,另一類是陣列波導光柵芯片。前者主要應用于光纖到戶接入網中,后者主要應用于骨干網、城域網、高速數據中心和5G領域?!罷飭嚼嘈酒?,正好都是我們公司制造的?!蔽庠洞笏?。

他說,“三大運營商往小區里鋪設光纖,如果一個小區有一千戶人家,不可能從基站直接拉一千根光纖到每家每戶。而是拉一根光纖到小區,之后再把光信號進行功率分配,‘路由’到每家每戶。這就需要光分路器芯片?!彼康鰨骸骯廡藕湃〈縲藕湃牖?,網絡速度要比現在的網速快百倍?!?/span>

“但在2012年以前,我國使用的這些芯片完全依賴進口,最貴時每個晶元要2400多美元?!蔽庠洞笏?,對于這些芯片,中科院半導體所在國家“863”計劃、“973”計劃項目資助下已經開展了十多年的基礎研究,積累了一定的實驗成果和寶貴的開發經驗。

遺憾的是當時一直沒有產業化。吳遠大說,主要有三個原因:

一是高質量的高折射率差硅基SiOx集成光波導材料基礎薄弱。硅基二氧化硅材料的研究曾是微電子技術中的一個重要課題,也是現代光電子技術中的熱點。微電子技術中二氧化硅薄膜材料的厚度一般僅為幾百納米;而平面集成光波導芯片中則要求二氧化硅膜的厚度高達幾個微米,甚至幾十個微米,要求無龜裂、無缺陷,且更偏重的是二氧化硅材料的光傳輸性質。國外生長硅基SiOx集成光波導材料的方式主要有兩種:以歐美為代表的化學氣相沉積法(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;而FHD法生長速率快,產業化效率更高,二者各有優缺點。而國內缺乏相關應用基礎研究工作。

二是芯片工藝水平達不到芯片產業化需求,特別在整張晶圓的均勻性、穩定性方面,如二氧化硅厚膜的高深寬比和低損耗刻蝕工藝。

三是在產業和市場導向上,過去偏重于買,拿市場換技術,能買到的就不去下功夫從事產業技術研究,吃了大虧才知道“真正的核心技術是買不來的”。

“也許是厚積薄發,我們帶著這些研究成果來到鶴壁,2011年建立專用研發生產線;2012年完成產業化工藝技術開發; 2015年PLC光分路芯片全球市場份額達到50%,企業實現了扭虧為盈。那一年,我們出貨芯片2000多萬顆,今年前四個月,每月產量也都在200萬顆以上。國際上芯片產業化十來年要走完的路,我們三四年就實現了?!蔽庠洞笏?。

網上搜出個吳遠大

說起光電子芯片,還不能不說仕佳光子及其董事長葛海泉。2000年,葛海泉在鄭州成立仕佳通信科技有限公司,主營室內光纖光纜的研發、生產和銷售,并掙到了“第一桶金”。

但是,作為一個有抱負的光通信領域企業家,針對“寬帶中國”“光纖到戶”工程中,核心光分路器芯片完全依賴進口的被動局面,葛總覺得自己有責任有義務去解決長期被國外“卡脖子”的核心技術難點和痛點。他決心投入巨資,開發出中國人自主知識產權的光分路器芯片!同時讓自己的企業轉型升級,從一個來料加工企業變身為高科技研發企業?!澳吶擄巖鄖罷醯乃星紀督?,也要干!”他暗下決心。

資金是一個問題,技術更是一個迫在眉睫的問題!尤其是對于一個“土老板”來說,這不啻于天方夜譚。

他從深圳到江浙再到北京,只要打聽到誰搞芯片研究的,他都去登門拜訪。但差不多一年過去,沒有找到一個“諸葛亮”。

那時,他感到少有的苦悶。他把自己關在屋里,對著電腦發呆。呆的時間長了,還忍不住去想光分路器芯片。就在網上敲出這幾個字,卻蹦出了一個“吳遠大”。他看到了吳遠大在這方面的研究成果,眼睛頓時發光,立即從椅子上跳了起來……葛海泉至今清楚地記得,這是2009年的5月。

他立即打點行裝,趕赴北京。

在中科院半導體所,他沒有見到吳遠大。所里光電子發展研究中心的研究員胡雄偉,接待了他。

“我們先給他潑了一盆冷水?!焙畚案嫠咚?,半導體研發、生產,需要大量資金投入,甚至可能傾家蕩產,你能做到嗎?從實驗室出來的科研成果到大批量生產之間,有很大距離,甚至無法產業化,你有心理準備嗎?還有,科研人員善于做樣品,對生產線上的事情研究不充分;而企業搞產業化,需要低成本、高可靠性、高成品率,雙方認識不一致怎么辦?還有,即便產品生產出來了,市場價格卻下降了,你能承受嗎?

一連串的問題,個個直擊要害。葛海泉“冷”得發抖,卻發自內心地認為這就是他一年來踏破鐵鞋要找的真正的技術!

但半導體所的專家們卻仍然不放心。吳遠大說,很多企業都想與他們合作,但往往因為在上述方面沒有充分準備,最后都不了了之,有的甚至八字沒一撇就打著與中科院合作的旗號招搖撞騙?!拔頤薔霾輝市碚庋那榭鱸俜⑸?!”

就是在這樣的情況下,葛海泉帶著對光電子芯片的癡戀,每個月都要往北京跑兩三趟,生拉硬拽地把專家們再請到鶴壁看現場,反反復復地溝通、商量。這樣的磨合,整整持續了17個月。一直到2010年10月,雙方終于簽訂了“股權+投資”的協議,吳遠大等7名科研骨干趕赴鶴壁,實施轉化。

短短一年多時間,2012年底,仕佳光子正式對外發布,成為中國第一家、也是當時國內唯一一家能夠量產PLC光分路器芯片的企業!國外廠商長期壟斷中國光分路器芯片市場的局面從此一去不復返了!

咬緊牙關打贏價格戰

先在技術上“卡脖子”,然后是價格戰,這幾乎是國外高科技產品搶占中國市場的套路。

2012年,仕佳光子PLC芯片一開始量產,訂單就紛至沓來?!澳歉鍪焙?,我們有些應接不暇了?!憊狙蟹⒆薌喟部∶骰匾?。

但是,就在大家歷盡千辛萬苦、終于迎來成功喜悅的時候,市場形勢卻急轉直下。

為了把新生的中國芯片扼殺在搖籃中,日韓企業聯手圍堵,開始瘋狂地大打價格戰?!八欠榪衽資?,最低150美元。跌破了原材料成本,跌得人膽顫心驚!”安俊明說,僅2013年一年,公司就虧損2000多萬元。

危難之際,葛海泉在董事會上把桌子擂得咚咚響:“砸鍋賣鐵,咬碎牙關,也要挺下去!”

鶴壁市人民政府也以入股形式,向仕佳光子注入資金3000萬元,雪中送炭!

經過一年多的激烈搏殺,日韓企業非但沒有把仕佳光子這個中國光電芯片的新生兒扼殺掉,反而使自身陷入困境,開始紛紛倒閉。

仕佳光子從此躍出低谷,一躍沖天,芯片產能和市場占有率急劇擴大。從2014年第一季度每月35萬片,提升到第四季度的每月90萬片,成為全球最大的PLC光分路器芯片供貨商。

兩大研發計劃,攻克兩座光電芯片山頭

在光分路器芯片成功實現產業化的同時,葛海泉和吳遠大又把目光投向了新的芯片開發——陣列波導光柵芯片(AWG)。

2013年,國家“863”計劃“光電子集成芯片及其材料關鍵工藝技術”項目,由年輕的河南仕佳光子公司牽頭承擔,吳遠大擔任課題負責人。

他們采用等離子體增強化學氣相沉積和火焰水解法相結合的二氧化硅厚膜生長原理,改進厚膜生長設備,通過對多層結構的二氧化硅材料進行多組分、抗互溶的摻雜,結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、低應力、高品質、高折射率差SiOx光波導材料,且材料生長效率顯著提升,彌補了硅基SiOx集成光波導材料基礎薄弱的難題,為AWG芯片的產業化打下了堅實基礎。

進一步,在國家重點研發計劃項目“高性能無源光電子材料與器件研究”資助下,吳遠大團隊又攻克了多項芯片關鍵工藝技術,在六英寸硅基/石英基SiOx晶圓工藝的均勻性、重復性和穩定性方面獲得了專利或專有技術,培養了十多位專項工藝技能人才,實現了芯片工藝能力與產業化技術的融合融通,研制成功的4通道、8通道及16通道AWG芯片,打破了國外企業對我國高性能AWG芯片產業化技術的長期壟斷,填補了國內空白,并且實現了在國際市場上與國外企業同臺競爭。

目前,項目團隊擁有AWG芯片設計及工藝核心發明專利十多項,并獲得了2017年度國家科技進步二等獎,提升了我國下一代(5G)通信主干承載光網絡和光互連建設的核心競爭力。

接著,仕佳光子又引進了中科院半導體所王圩院士團隊,開始了高速DFB激光器芯片產業化的新征程。

目前,兩個院士團隊的13名專家常年駐扎在鶴壁。鶴壁則以仕佳光子為龍頭,引進了上海標迪 、深圳騰天、威訊光電等十多家上下游配套企業,成立了6大省級以上技術研發創新平臺。一個有“芯”的“中原硅谷”正在鶴壁崛起!

“中國芯片雖然已經在個別領域趕上了國外先進水平,甚至超越了國外技術?!?但是,吳遠大說,“整體而言,要全面追趕上還需要20年。所以,必須瞄準主要芯片,全面實現國產化!”而這正是他們下一步要攻克的目標!

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