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硅光子技术产业化还有多远?

2013-10-14 16:48 255 0 分类: 通信
从2000年开始大家就开始针对硅光子技术的产业化进行研发投入,就在谈论这个事情,那时还是一个“梦想”。经过这么多年的不断努力,这个梦想已接近现实。过去怎样把发光做到硅的芯片上去是一个很大的挑战。从最近几年国外的技术发展来看,将激光器往硅片上集成已经不是问题了。下一步是怎样把半导体的积累和经验放到硅光子技术上来,实现大规模的产业化。 硅光子技术产业化是一定会发生,并且会对光通讯、数据中心,光互联都会带来一场技术性的革命。硅光子技术接下来几年会有飞跃性的发展,国内的厂商应抓住这一机会,加强合作,缩短与国外企业的差距。 可调激光器是光通信的尖端技术产品之一,向来被国外领先厂商所垄断,国内也有几家做这块产品,但并无从芯片层开始的完整设计制造能力。在这一领域,对国内厂商来说存在哪些技术上的困难? 四川马尔斯科技有限责任公司总经理李若林(下面简称李总):可调谐激光器涉及的技术面较宽,包括芯片、组装,集成、器件、电路控制和固件等。涉及的部件也很多,可以说是一个复杂的子系统。对于国内厂家来讲,做可调谐激光器最主要的挑战是要拥有独特的差异化的芯片层次的技术方案,并且方案具有可生产和量产性, 还要从知识产权角度考虑方案是否和国外企业已有技术和专利有可能冲突。 另外一个挑战是我们整体的经验比较少。可调谐激光器从光通讯泡沫的2000年到现在,国外企业,如JDSU(Agility),Santur (现在Neophotonics)都已经做了十几年,积累了丰富的设计,流片,封装,测试和可靠性方面的经验。市场上还没有国内企业生产的类似的产品,所以相关的技术、人员、以及产品配套的基础都很弱。对于国内企业来讲,以上两个困难都是非常大的。另外,大部分国内厂家在光子芯片上没有经验,这也是在技术上面临的问题。 《电子技术设计》网站版权所有,谢绝转载 可调激光器领域传统上存在JDSU、英特尔、Santur等几大技术体系,您是否可以给我们做一个分析?在这个领域此前曾爆发过不小规模的专利争端,马尔斯科技作为行业新秀,如何看待并应对这个问题? 李总:可调谐激光器的器件技术路线可以分为单片集成和混合集成两大类。目前,采用单片集成技术的厂家有JDSU和奥兰若等。混合集成的厂家有EMCORE(原来英特尔的外腔技术方案)和Santur(被Neophotonics收购)等。我的感受是,两种技术各有优缺点。混合集成可以把需要的每一个功能用最好的器件来实现,但对于基于光组件的方案而言,相应的组件较多、尺寸会较大。而单片集成芯片比较小,除了波长调谐、放大等功能外,还可以把调制器加上去,功能的集成度非常高。局限是因为不同功能区的芯片结构不一样,需要几次再生长,工艺相对复杂。随着技术的不断发展,对于40G、100G、甚至400G相干光通讯来讲,大家对线宽要求比较高,这样采用外腔技术的混合集成方案会很有优势。 马尔斯的核心技术团队来自国外,在可调谐激光器这个行业工作多年,积累了很多经验和教训,从设计开始就规避了一些可能有冲突和生产性有困难的方案。和别人不太一样,我们采取的是基于硅光子芯片的混合集成外腔方案,有独立自主的专利技术。到目前为止我们在可调谐激光器方面已申请了8项中外专利,获授权发明专利五项,不存在专利的争端问题。 与国外领先厂商相比,中国光器件厂商似乎存在一个技术断层,在高端技术领域与国外有巨大的差距。马尔斯科技异军突起,直奔行业前沿技术领域,如何在技术、工艺等层面获得客户认可? 李总:马尔斯公司是比较年轻的一个企业,从开始运作至今就3年半的时间。对于如何从技术、工艺等层面获得客户的认可,我们第一要做技术沟通,第二次要用数据来说话。对于客户比较关心的产品指标里的线宽能做这么窄,我们是在国家权威机构来做认证,结果就有了很强的说服力。从工艺方面,我们采用的是非常成熟、可靠性高的硅半导体芯片技术。我们混合集成是芯片层次上的混合集成,激光腔不用光组件,结构非常简单(2个芯片),器件的可靠性和可伸展性都非常高。在产品的震动冲击、温循等方面,我们都做了很多实验,积累了数据。数据和技术平台是赢得认可的关键。 《电子技术设计》网站版权所有,谢绝转载 硅光子是近几年来光通信行业炙手可热的话题,对于其在行业何时能够大规模应用,业界也并无一致的判断。您是怎么看待光子集成技术的发展走向和大规模应用的时间节点? 就光通讯领域的光子集成回路(PIC)芯片来讲,在硅光子技术前是采用磷化铟,芯片只能做到2~3寸大小,从生产效率和成本方面相对于硅来讲都没有那么大的优势。人类早在半个世纪以前就开始投入大量的时间和资金到半导体技术,我们在制造技术、生产管理等方面的积累,是其他技术不能与之相比的。大家也一直有一个梦想,即如何用硅来做光的东西。因为一旦能用硅来做的话,从产能、成本、技术、可靠性等方面都会有革命性的突破。从2000年开始大家就开始针对硅光子技术的产业化进行研发投入,就在谈论这个事情,那时还是一个“梦想”。 经过这么多年的不断努力,这个梦想已接近现实,硅光子技术和相关产品得到了广泛的应用和开发,除了象VOA和AWG这样的Passive产品, 硅的光调制器从2.5G、10G、到40G,不断地获得了重大突破和进展,同时也攻克了许多技术难题。过去怎样把发光做到硅的芯片上去是一个很大的挑战。从最近几年国外的技术发展来看,将激光器往硅片上集成已经不应该是问题了。 下一步是怎样把半导体的积累和经验放到硅光子技术上来,实现大规模的产业化。因此,硅光子技术产业化是一定会发生,并且会对光通讯、数据中心,光互联都会带来一场技术性的革命。硅光子技术接下来几年会有飞跃性的发展,希望国内的厂商能抓住这一机会,加强合作,缩短与国外企业的差距。 在网络数据流量持续高速增长的大环境下,光子集成可以说是光通信发展的必经之路。中国在这一领域基础仍然十分薄弱,远远落后于美国和日本等国。您从硅谷回国,对中国光集成技术、光通信技术的发展有何建议?具体到企业,应该怎么做? 《电子技术设计》网站版权所有,谢绝转载 李总:光子集成甚至下一步的单片光电集成,是一个技术发展趋势,美国的一些企业,如INFINERA在光子集成做的非常成功。我们也看到光和电的集成,如美国做半导体EDA的SYNOPSYS买了做光通讯CAD的RSOFT,这次SYNOPSYS也有代表来作演讲。光子集成是光通讯产业发展的一个必经之路。我们国家在研究方面,如中科院半导体所、一些研究院、大学、863计划、973计划都做了很多重大项目,取得了很好的研究结果。但是,国内做这种光子集成的企业非常少,因为这是很烧钱的技术,投入高,积累期长。但是拥有光子集成技术不只是去赢得某一个产业市场的手段,而是一国家要拥有战略性技术竞争能力必须要做的事情。 具体到企业该怎么办,这个非常难回答。美国企业之前做磷化铟时光子集成时投入了大量的资金,做硅光子也一样,前期是风险资金投Start-ups,后来是大的企业并购小企业然后再投入。这样的技术往往一投就是3~5年,前期几乎看不到经济效果。在目前中国的环境下,风险投资不是很成熟,政府和企业都在追求短期的效果。 所以,对于企业来讲,投入做光子集成是正确但也可能也是非常难的决定。一个可能的做法是若干个企业联合共同成立技术研发联盟/中心,一起做关键的部分,大家共同分享技术成果和知识产权,同时希望国家也能有相对投入,这样企业的压力会相对小一些。通过技术合作再进一步开展市场合作, 一起和国外企业竞争。因为一旦我们有能力去做高端的东西,来自国外企业的竞争压力也应该是非常大的。 另外,做光子集成除了需要雄厚的资金做保证外,从技术层面来讲,还需要引进大量优秀的有经验的人才,特别是那些在硅谷有丰富经验的工程师。 马尔斯科技短短几年便拥有十分宽泛的产品线,公司的经营策略是什么?对于马尔斯的未来您有什么愿景?今年有哪些经营目标? 李总:马尔斯公司还是发展中的小企业,公司的核心技术团队都是从美国回来的,企业的发展理念是技术驱动,用好的技术在市场上取得好的效果。但是企业永远要面对经营的挑战,不管是成立多少年的企业,都必须要有市场效果和业绩的答案。所以,除了高端的东西,我们也有中低端的产品线。 马尔斯面对的市场应用一是传感领域,另外就是光通讯领域。光通讯产品除了可调谐激光器,还有PON模块,10G EPON ONU/OLT光模块,硅基V型槽芯片等产品,这些都是在市场上大力推广的。我们的窄线宽可调谐激光器可以应用于40G、100G的相干光通讯市场,应用前景非常广。 在传感领域,1550nm窄线宽连续可调谐激光器、1550nm窄线宽固定波长可调谐激光器、785nm高功率激光器、拉曼探头等在国内都是非常独特的产品。特别是这些窄线宽激光器在FBG和DTS等光纤传感有很多应用。我们希望今年传感市场有较大的突破。马尔斯公司的目标是学习美国硅谷企业的发展模式,通过技术驱动的市场占有,不断发展, 在国内或国外股票交易市场上市。另外,也希望马尔斯和许多企业能够合作,共同推动行业的发展。 《电子技术设计》网站版权所有,谢绝转载
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