突破光電芯片，中國光通信才能既大又強

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，中國產業還有很大的進步空間。

光電芯片是短板

在光通信產業里，中國是最重要的光纖光纜生產大國和消費大國。國內科研機構智研科研的研究報告顯示，2018年中國光纖預制棒產量將達到9500噸，全年光纖光纜需求量將達到3.5億芯公里，產銷量均占全球的一半以上。而且在光纖預制棒、超低衰減大有效面積光纖、海纜等方面，中國均有長足的進步，技術實力、產品質量接近，甚至優于國外廠商。

然而在亮麗成績的背后，中國光通信產業仍有不足，比如高端光電芯片。

在光通信傳輸過程中，發射端將電信號轉換成光信號，然后調制到激光器發出激光束，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，經調制解調后變為信息，而光電芯片所起到的作用就是實現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并不多，約30余家，其中大多數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、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需要攻克的關鍵點。

問題出在哪

中國光電芯片產業相對落后，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節，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、設計、流片加工、封裝等方面，與國外相比，都有些欠缺。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還有較大差距。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。

在外部環境方面，在全球電子信息產業的格局中，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采購全球龍頭供應商的光芯片，從而對自主研發芯片的決心有所松懈。

顯然，光電芯片的研發過程極為復雜，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。這意味著中小企業很難在高端光電芯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，統籌產業布局，改善企業生存環境，營造良好的產業生態。

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、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要判定當前的國際形勢，加大自主產品的研發力度，利用系統優勢，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），發揮技術儲備優勢，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100G速率光模塊的芯片國產化。華工科技的25Gb/s光芯片也將于明年量產。

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

記者手札

以工匠之心靜待花開

在中國光通信產業鏈里，光電芯片產業一直以來都在低端徘徊。有資料顯示，10Gb/s以及以下速率光芯片國產率能夠達到80%以上，可是25Gb/s以及以上速率光芯片卻處于產業的洼地。這與手機芯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？

答案肯定是否定的。其實中國在很多產業走在世界的前列，比如高鐵，比如航天工業，這都說明了中國在芯片領域同樣擁有走在世界前列的可能，只是需要時間罷了。

其實任何一項高科技產物都需要資金、時間的積累，而中國光電芯片產業就恰恰如此，畢竟這是一個需要精密儀器在納米級進行集成、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。只要認清這一點，肯投入，肯花費大量的精力去布局產業，那么就會贏得最后的勝利。

相信，中國光電芯片產業會有成功邁入高端，引領世界的那一天，因為這是對耐心等待最好的獎賞。（高超）