國內(nèi)光芯片以國產(chǎn)替代為目標(biāo)，政策支持促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展

激光芯片是光纖通訊、數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵部件。激光芯片在實(shí)際使用時(shí)，需要監(jiān)控輸出功率，以保證傳輸信號眼圖質(zhì)量。邊發(fā)射激光芯片是光纖通訊、數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵部件。由于光釬傳輸?shù)蛽p耗、低色散需要，通訊用半導(dǎo)體激光芯片以激射波長為1.3-1，55微米的磷化銦基激光芯片為主流產(chǎn)品。該激光芯片有掩埋(Buried Heterostucture，BH)、脊波導(dǎo)(Ridge Waveguide，RW)兩種。其中，分布反饋激光芯片(Distributed Feedback Brag，DFB)因?yàn)槠鋯慰v模特性，傳輸距離更遠(yuǎn)，應(yīng)用更為廣泛。

激光芯片行業(yè)作為化合物半導(dǎo)體這個(gè)新興的半導(dǎo)體賽道里的一個(gè)分支，隨著光學(xué)應(yīng)用的快速發(fā)展，將會成為高速增長的明日之星。

光芯片是光電子領(lǐng)域核心元器件，相對于傳統(tǒng)的硅基芯片——第一代半導(dǎo)體，光電芯片主要是基于化合物半導(dǎo)體的制程工藝，屬于第二和第三代半導(dǎo)體。雖然，目前，以硅基芯片為主的第一代半導(dǎo)體仍占據(jù)半導(dǎo)體市場九成以上的份額，不過硅基芯片已逼近1nm，幾乎是工藝極限，制造工藝研發(fā)難度越來越大。

因此，在這些技術(shù)發(fā)展客觀規(guī)律的制約下，全球半導(dǎo)體行業(yè)著手研發(fā)新的芯片材料，尋找第二、第三代半導(dǎo)體。而激光芯片是以多化合物材料為主體，從技術(shù)迭代上講，屬于第二代以及第三代半導(dǎo)體器件。

據(jù)肖巖介紹，激光芯片屬于模擬器件，相比于集成電路領(lǐng)域的硅基半導(dǎo)體器件，目前的產(chǎn)品尚未要求高精密制程工藝，技術(shù)發(fā)展上還有很大空間。雖然，目前激光芯片在這些應(yīng)用領(lǐng)域的市場份額還沒有硅基電芯片大，但這是未來有望實(shí)現(xiàn)爆發(fā)性增長的新領(lǐng)域。

肖巖看到，隨著政府、資本和創(chuàng)業(yè)者對激光芯片產(chǎn)業(yè)的持續(xù)投入，國產(chǎn)激光芯片，無論從設(shè)計(jì)還是制造，自主可控并不遙遠(yuǎn)。我國有著巨大的應(yīng)用市場，在市場的孕育下，相信我國出現(xiàn)國際領(lǐng)先的激光芯片企業(yè)未來可期。

中國高功率半導(dǎo)體激光芯片產(chǎn)業(yè)也在黨的引領(lǐng)下，克服艱難險(xiǎn)阻，始終突破自我、追求卓越，迎來了發(fā)展的黃金期。

市場黃金發(fā)展期，機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存。當(dāng)前，國家的產(chǎn)業(yè)政策支持為長光華芯光電技術(shù)股份有限公司(以下簡稱“長光華芯”)的發(fā)展提供了良好的政策環(huán)境;下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求為長光華芯的發(fā)展提供了直接支撐。

但是當(dāng)今世界正經(jīng)歷新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，全球創(chuàng)新版圖正在重構(gòu)，國際競爭日趨激烈，高功率半導(dǎo)體激光芯片產(chǎn)業(yè)成為全球競爭的焦點(diǎn)。長光華芯半導(dǎo)體激光芯片產(chǎn)業(yè)雖取得許多成就，但依然面臨許多“瓶頸”技術(shù)難題。關(guān)鍵核心技術(shù)一旦受制于人，就無法實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光芯片產(chǎn)業(yè)和國家的可持續(xù)發(fā)展。為此，長光華芯以黨建統(tǒng)領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，秉承科技強(qiáng)國的信念，堅(jiān)持黨委在經(jīng)營管理中的政治核心和領(lǐng)導(dǎo)核心作用，不忘初心，砥礪前行。

光通信指的是以光纖為載體傳輸光信號的大容量數(shù)據(jù)傳輸方式，通過光芯片和傳輸介質(zhì)實(shí)現(xiàn)對光的控制。20 世紀(jì) 60 年代，激光器芯片技術(shù)和低損耗光纖技術(shù)出現(xiàn)，激光器芯片材料和結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展，逐步實(shí)現(xiàn)對激光運(yùn)行波長、色散問題、光譜展寬等的控制。

經(jīng)過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、組件集成和生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，目前 EML 激光器芯片大規(guī)模商用的最高速率已達(dá)到 100G，DFB 和 VCSEL 激光器芯片大規(guī)模商用的最高速率已達(dá)到 50G。在不斷滿足高帶寬、高速率要求的同時(shí)，光芯片的應(yīng)用逐漸從光通信拓展至包括醫(yī)療、消費(fèi)電子和車載激光雷達(dá)等更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。

①歐美日國家光芯片行業(yè)起步較早、技術(shù)領(lǐng)先

光芯片主要使用光電子技術(shù)，海外在近代光電子技術(shù)起步較早、積累較多，歐美日等發(fā)達(dá)國家陸續(xù)將光子集成產(chǎn)業(yè)列入國家發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，其中，美國建立“國家光子集成制造創(chuàng)新研究所”，打造光子集成器件研發(fā)制備平臺;歐盟實(shí)施“地平線 2020”計(jì)劃，集中部署光電子集成研究項(xiàng)目;日本實(shí)施“先端研究開發(fā)計(jì)劃”，部署光電子融合系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目。海外光芯片公司擁有先發(fā)優(yōu)勢，通過積累核心技術(shù)及生產(chǎn)工藝，逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)閉環(huán)，建立起較高的行業(yè)壁壘。

海外光芯片公司普遍具有從光芯片、光收發(fā)組件、光模塊全產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋能力。除了襯底需要對外采購，海外領(lǐng)先光芯片企業(yè)可自行完成芯片設(shè)計(jì)、晶圓外延等關(guān)鍵工序，可量產(chǎn) 25G 及以上速率光芯片。此外，海外領(lǐng)先光芯片企業(yè)在高端通信激光器領(lǐng)域已經(jīng)廣泛布局，在可調(diào)諧激光器、超窄線寬激光器、大功率激光器等領(lǐng)域也已有深厚積累。

②國內(nèi)光芯片以國產(chǎn)替代為目標(biāo)，政策支持促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展

國內(nèi)的光芯片生產(chǎn)商普遍具有除晶圓外延環(huán)節(jié)之外的后端加工能力，而光芯片核心的外延技術(shù)并不成熟，高端的外延片需向國際外延廠進(jìn)行采購，限制了高端光芯片的發(fā)展。以激光器芯片為例，我國能夠規(guī)模量產(chǎn) 10G 及以下中低速率激光器芯片，但 25G 激光器芯片僅少部分廠商實(shí)現(xiàn)批量發(fā)貨，25G 以上速率激光器芯片大部分廠商仍在研發(fā)或小規(guī)模試產(chǎn)階段。整體來看高速率光芯片嚴(yán)重依賴進(jìn)口，與國外產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先水平存在一定差距。

我國政府在光電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行重點(diǎn)政策布局，2017 年中國電子元件行業(yè)協(xié)會發(fā)布《中國光電子器件產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展路線圖(2018-2022 年)》，明確 2022年 25G 及以上速率 DFB 激光器芯片國產(chǎn)化率超過 60%，實(shí)現(xiàn)高端光芯片逐步國產(chǎn)替代的目標(biāo)。國務(wù)院印發(fā)“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，要求做強(qiáng)信息技術(shù)核心產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)光通信器件的保障能力。

工業(yè)加工、激光雷達(dá)、激光顯示、醫(yī)療美容、軍工科研……高功率激光器芯片廣泛應(yīng)用于人們的日常生活中。作為一家專業(yè)從事高端半導(dǎo)體激光器芯片及相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)的高科技企業(yè)，陜西投資集團(tuán)有限公司(以下簡稱陜投集團(tuán))旗下西安立芯光電科技有限公司(以下簡稱立芯光電)自2012年成立以來，一直致力于高端半導(dǎo)體激光器芯片的研發(fā)與生產(chǎn)，是全球少數(shù)幾家研發(fā)和量產(chǎn)高功率半導(dǎo)體激光器芯片的公司，擁有從半導(dǎo)體激光芯片的設(shè)計(jì)、材料、制造工藝到封裝、測試等全套核心技術(shù)，經(jīng)過10年的蓬勃發(fā)展，立芯光電已成為國內(nèi)半導(dǎo)體激光器芯片行業(yè)翹楚。

取得市場行業(yè)主要競爭力的背后，離不開立芯光電優(yōu)秀科研人員的不懈努力與進(jìn)取，作為主力軍的“半導(dǎo)體芯片外延材料創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”依托立芯光電，組成了一支實(shí)力雄厚的科研隊(duì)伍。該團(tuán)隊(duì)于2019年3月入選“2018陜西省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)”二等獎(jiǎng)，獲陜西省政府嘉獎(jiǎng)。2020年入選“科改示范企業(yè)”，獲得西安硬科技企業(yè)之星、潛在獨(dú)角獸、“西安未來之星TOP100”稱號。

突破“卡脖子”技術(shù)，使中國半導(dǎo)體光電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)躍上新臺階

銳意進(jìn)取、創(chuàng)新前行、不斷突破，團(tuán)隊(duì)中每一位工程師都至關(guān)重要。

據(jù)了解，“半導(dǎo)體芯片外延材料創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”是多學(xué)科交叉隊(duì)伍，匯集了半導(dǎo)體物理、光電子器件、化學(xué)工程、材料學(xué)、封裝技術(shù)、質(zhì)量控制等方面的優(yōu)秀人才，在西安立芯光電科技有限公司董事長李波的帶領(lǐng)下，科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過無數(shù)個(gè)日夜的攻克，打破了國外產(chǎn)品及技術(shù)壟斷，成功開發(fā)研制了國產(chǎn)高功率半導(dǎo)體激光芯片，產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品涵蓋8XXnm系列18款、9XXnm系列13款,這些芯片憑借優(yōu)質(zhì)的性能不僅得到國內(nèi)客戶的肯定和信賴，還獲得國外友商的點(diǎn)贊，在全球經(jīng)濟(jì)受到新冠肺炎疫情沖擊的情況下，立芯光電的出貨量依然保持著翻番的勢頭，產(chǎn)品供不應(yīng)求。

立芯光電始終將提高關(guān)鍵核心技術(shù)創(chuàng)新能力作為企業(yè)發(fā)展的核心理念，短短幾年結(jié)出累累碩果。截至目前，已經(jīng)擁有自主研發(fā)的34項(xiàng)專利技術(shù)，形成了穩(wěn)固的專利“護(hù)城河”。