解缺芯之困以工匠之心靜待花開

朗銳智科1發表於2018-07-13

光電晶片產業一直是低端產品在發展,高階欠缺。有資料顯示,10Gb/s以及以下速率光晶片國產率能夠達到80%以上,可是25Gb/s以及以上速率光晶片卻處於產業的窪地。這與手機晶片產業是何等的相似,使人不免產生疑問,難道中國真的玩不轉這種高科技的玩意兒嗎?工控主機板
一般來說,光電晶片的研製過程可分解成為三個環節,分別是外延材料設計、外延材料的生長以及後端工藝製備。外延材料設計是指藉助模擬模擬軟體設計出滿足應用需求的晶片外延結構。外延材料的製備是指利用相關方式生長出滿足設計要求的外延材料,其質量往往是影響光晶片效能的重要因素。後端工藝製備則是利用半導體相關工藝,將外延材料製作成具有一定表面結構的光電晶片。
目前國內能夠生產光電晶片的企業並不多,約30餘家,其中大多數能夠大批量生產低端晶片。中國電信科技委主任韋樂平表示,在路由器、基站、傳輸系統、接入網等光網路核心建設成本中,光器件成本佔比高達60-80%,而光器件成本高企的核心原因在於高階晶片還不能完全國產化,需要依賴進口,因此高階光電晶片應該成為中國光通訊產業需要攻克的關鍵點。
中國光電晶片產業相對落後,既與內部研發實力,也與外部環境有關。
在內部研發方面,光電晶片是一種高度整合的元器件,其所整合的元件包括鐳射器、調製器、耦合器、分束器、波長分波多工器、探測器等。目前業內有兩大類晶片封裝解決方案,一類是III-V族,一類是矽光,其中前者技術相對較成熟,有成熟的單片整合解決方案,後者的鐳射器整合和封裝方案還在完善。
中國在光電晶片的研發、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協會發布的《中國光電子器件產業技術發展路線圖(2018-2022年)》顯示,國內企業目前只掌握了10Gb/s速率及以下的鐳射器、探測器、調製器晶片,以及PLC/AWG晶片的製造工藝以及配套IC的設計、封測能力,整體水平與國際標杆企業還有較大差距,尤其是高階晶片能力比美日已開發國家落後1-2代以上。而且,中國光電子晶片流片加工也嚴重依賴美國、新加坡、加拿大等國。
在外部環境方面,在全球電子資訊產業的格局中,中國依然是行業的新進者,按照產業的發展規律,新進者一定是先從整機和系統等相對容易的產業環節開始切入。賽迪智庫積體電路研究所超摩爾研究室主任朱邵歆博士告訴《通訊產業報》(網)記者,我國目前所處的產業階段決定了整機和系統企業會優先採購全球龍頭供應商的光晶片,從而對自主研發晶片的決心有所鬆懈。
顯然,光電晶片的研發過程極為複雜,不僅需要一定的技術積累,還需要較大的投資,研發和生產週期也都較長,高階晶片更是如此。這意味著中小企業很難在高階光電晶片的研發上有所作為,而即便是大型企業,在研發的過程中沒有獲得足夠多的使用者反饋,及時糾錯,在商用過程中多少也有些力不從心。
可喜的是,國內已經有多家企業和科研院所率先佈局光電晶片領域,並取得了一定的成果。中國在很多產業走在世界的前列,比如高鐵,比如航天工業,這都說明了中國在晶片領域同樣擁有走在世界前列的可能,只是需要時間罷了。畢竟這是一個需要精密儀器在奈米級進行整合、封裝作業的產業,需要的是技術長期的積累,更需要耐得住寂寞,以及資金消耗。


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