中國高端光電芯片的出路在哪？

中國是全球最重要的光通信大國，在光纖光纜領域擁有舉足輕重的地位。然而在光器件領域，特別是光通信芯片領域，中國還有很大的進步空間，特別是高端光電芯片。

高端光電芯片是最大短板

在光通信傳輸過程中，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，經調制解調后變?yōu)樾畔?，而光電芯片所起到的作用就是實現(xiàn)電信號和光信號之間的相互轉換，是光電技術產品的核心，處于光通信領域的金字塔尖。

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

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

中國電信科技委主任韋樂平表示，在路由器、基站、傳輸系統(tǒng)、接入網等光網絡核心建設成本中，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化，需要依賴進口，因此高端光電芯片應該成為中國光通信產業(yè)需要攻克的關鍵點。

問題出在哪

中國光電芯片產業(yè)相對落后，既與內部研發(fā)實力，也與外部環(huán)境有關。

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)內有兩大類芯片封裝解決方案，一類是III-V族，一類是硅光，其中前者技術相對較成熟，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。

一般來說，光電芯片的研制過程可分解成為三個環(huán)節(jié)，分別是外延材料設計、外延材料的生長以及后端工藝制備。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芯片性能的重要因素。后端工藝制備則是利用半導體相關工藝，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(jù)中國電子元件行業(yè)協(xié)會發(fā)布的《中國光電子器件產業(yè)技術發(fā)展路線圖(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，在全球電子信息產業(yè)的格局中，中國依然是行業(yè)的新進者，按照產業(yè)的發(fā)展規(guī)律，新進者一定是先從整機和系統(tǒng)等相對容易的產業(yè)環(huán)節(jié)開始切入。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《通信產業(yè)報》(網)記者，我國目前所處的產業(yè)階段決定了整機和系統(tǒng)企業(yè)會優(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)過程極為復雜，不僅需要一定的技術積累，還需要較大的投資，研發(fā)和生產周期也都較長，高端芯片更是如此。這意味著中小企業(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)的過程中沒有獲得足夠多的用戶反饋，及時糾錯，在商用過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商不愿意用、研發(fā)廠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(tǒng)籌產業(yè)布局，改善企業(yè)生存環(huán)境，營造良好的產業(yè)生態(tài)。

此外，中國通信學會光通信委員會榮譽主任、亞太光通信委員會主任毛謙認為，芯片工藝非常復雜，工藝的成功與人很有關系，培養(yǎng)、吸引高技術人才也是重中之重。

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，加大自主產品的研發(fā)力度，利用系統(tǒng)優(yōu)勢，加大試錯比例。還要借光芯片開始在消費電子中應用的東風(如人臉識別的VCSEL光芯片)，發(fā)揮技術儲備優(yōu)勢，加大產品和市場布局，以市場的手段提升光芯片產品的競爭力。

可喜的是，國內已經有多家企業(yè)和科研院所率先布局光電芯片領域，并取得了一定的成果。比如，武漢郵電科學院等科研機構在光器件領域深耕多年，具有深厚的技術儲備。華為海思早在2013年，通過收購比利時硅光子公司Caliopa，加入芯片戰(zhàn)場，后來又收購了英國光子集成公司CIP，目前該公司已經掌握100G光模塊技術，準備進一步攻克難關，實現(xiàn)量產。

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

然而，上述企業(yè)的芯片產品要全部實現(xiàn)內部采購，還需要很長時間。朱邵歆強調，對于中國的光芯片發(fā)展來說，一些必要的“學分”還是要修滿的。