“一個(gè)快速反應、可靠保證的光網(wǎng)絡(luò )，將對信息化應用起到強大的支撐作用，為我國制造業(yè)轉型升級，向數字化、向智能化提升起到積極的促進(jìn)作用?！苯?，中國科學(xué)院半導體研究所研究員安俊明在接受《中國科學(xué)報》采訪(fǎng)時(shí)表示。

目前，全球已進(jìn)入5G規模商用的重要發(fā)展時(shí)期。安俊明正帶領(lǐng)課題組對自主研發(fā)的5G前傳循環(huán)型陣列波導光柵（AWG）芯片及模塊進(jìn)行優(yōu)化和升級，安俊明透露：“我們的新產(chǎn)品已設計定型，進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化轉移階段?！?/p>

國產(chǎn)AWG芯片技術(shù)崛起

安俊明首先對AWG做了通俗易懂的解釋?zhuān)珹WG可以將多路不同顏色（即不同波長(cháng)）的光信號合成一路，或者將一路不同波長(cháng)信息分開(kāi)，通過(guò)每種顏色光加載不同的信息，實(shí)現單根光纖同時(shí)傳輸多路信號，最終在不增加光纖鋪設的情況下大幅提升光纖網(wǎng)絡(luò )的傳輸速率。

AWG主要應用于高速骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)、高速數據中心及下一代無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )信息傳輸領(lǐng)域。一直以來(lái)，全球AWG芯片市場(chǎng)主要被歐美、日韓企業(yè)占領(lǐng)，當記者問(wèn)及“為什么國產(chǎn)AWG芯片發(fā)展緩慢，是什么原因造成的”，安俊明的回答是：“AWG產(chǎn)業(yè)化需要大量資金、高素質(zhì)專(zhuān)業(yè)人才隊伍和比較長(cháng)的周期?！?/p>

前期，國家在A(yíng)WG芯片相關(guān)的研發(fā)上投入了較多的經(jīng)費，相關(guān)科研單位在技術(shù)上有一定的積累。但安俊明指出：“AWG芯片產(chǎn)業(yè)化需要上億元的資金投入、國家對于產(chǎn)業(yè)化資金投入較少，科研單位也沒(méi)有能力籌集產(chǎn)業(yè)化資金，而一般中小型企業(yè)盈利能力有限，無(wú)法承擔相應的投資風(fēng)險，只能從事下游封裝業(yè)務(wù)，購買(mǎi)國外芯片。另外，專(zhuān)業(yè)人才隊伍大多集中在科研單位，投資者對AWG芯片漫長(cháng)的投資回收周期缺乏耐心，從而導致國產(chǎn)AWG芯片發(fā)展緩慢?！?/p>

20世紀90年代末，安俊明課題組便開(kāi)始從事硅基光波導AWG材料及器件的研究工作，先后承擔并完成了國家“863”“973”重點(diǎn)研發(fā)計劃，以及國家自然科學(xué)基金等多項重大科研項目的研究工作，團隊積累了大量芯片設計與加工的經(jīng)驗與數據。

在研發(fā)過(guò)程中，安俊明課題組面臨著(zhù)材料生長(cháng)、波導結構設計、應力消除等難點(diǎn)問(wèn)題，團隊通過(guò)分工合作，深入開(kāi)展了硅基二氧化硅光波導器件產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)，系統解決了大規模復雜集成波導模式平滑轉換，低應力波導摻雜生長(cháng)機制等問(wèn)題，實(shí)現硅基二氧化硅陣列波導光柵的設計、制造等關(guān)鍵技術(shù)突破。

當前，安俊明課題組研發(fā)的AWG芯片已完成設計及關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，并進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)、銷(xiāo)售階段。

選擇產(chǎn)業(yè)化合作對象

2010年起，一家來(lái)自河南鶴壁的企業(yè)——河南仕佳光子科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)仕佳光子，現已變更為河南仕佳光子科技股份有限公司）頻頻找到安俊明課題組，希望尋求合作。安俊明回憶道，“當時(shí)仕佳光子負責人的誠意打動(dòng)了我們。自從跟我們課題組對接上后，這家企業(yè)的負責人每月至少專(zhuān)門(mén)跑兩趟北京，同時(shí)每個(gè)月接我們的團隊到鄭州或鶴壁參觀(guān)洽談，前前后后堅持了整整一年?！?/p>

最終雙方達成一致，安俊明課題組的技術(shù)成果正式落戶(hù)鶴壁?！白畛鹾献鞯氖菄覍拵鹇?、光纖到戶(hù)PLC（平面光波回路）光分路器芯片?！卑部∶鞲嬖V記者，“該系列芯片已廣泛應用于我國光纖到戶(hù)的建設，實(shí)現了我國寬帶接入網(wǎng)核心PLC光分路器芯片的國產(chǎn)化?！?/p>

芯片是個(gè)長(cháng)周期、大投入的產(chǎn)品，三五年之內想實(shí)現盈利，基本不可能。在從實(shí)驗室到市場(chǎng)的推廣過(guò)程中，安俊明團隊遇到了各種各樣的困難，比如，半導體器件研發(fā)、生產(chǎn)需要大量資金投入；從實(shí)驗室出來(lái)的科研成果到大批量生產(chǎn)之間尚有很大距離，科研人員更善于做樣品，對生產(chǎn)線(xiàn)上的事情不在行；企業(yè)產(chǎn)業(yè)化需要低成本、高可靠性、高成品率；等我們芯片做出來(lái)，屬于市場(chǎng)后入者，推廣難度很大，等等。

為此，安俊明課題組與合作企業(yè)共同努力磨合，深刻理解作為芯片產(chǎn)品所具有的基本要素后，最終實(shí)現了AWG芯片的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化?！拔覀冸p方不僅實(shí)現了產(chǎn)品性能優(yōu)異，也實(shí)現了產(chǎn)業(yè)化所要求的高良率、低成本，使得自主研發(fā)的AWG芯片在與國外芯片激烈競爭中占有一席之地?！卑部∶髡f(shuō)。

各方支持加速替代進(jìn)口

合作以來(lái)，仕佳光子PLC光分路器兩大系列已有20余個(gè)種類(lèi)由安俊明主持設計，這些產(chǎn)品累計實(shí)現銷(xiāo)售收入達數億元人民幣，促進(jìn)了我國光纖到戶(hù)國家寬帶戰略核心芯片的國產(chǎn)化，為國家寬帶建設節約了上億美元外匯。

2018年7月，安俊明課題組的AWG芯片產(chǎn)業(yè)化項目入選中科院弘光專(zhuān)項，在研究所和中科院的支持下，加快了AWG芯片產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

由于中科院和半導體所的支持，以及研究團隊和仕佳光子技術(shù)團隊的共同努力，我國AWG芯片實(shí)現了從設計到工藝及產(chǎn)業(yè)化自主可控。安俊明對發(fā)展現狀基本滿(mǎn)意，談及未來(lái)他表示，行業(yè)內和產(chǎn)業(yè)界關(guān)注得比較多的是下一代無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，千兆入戶(hù)技術(shù)，因此需要進(jìn)一步加快國產(chǎn)芯片替代進(jìn)口芯片的進(jìn)度，加快在下一代無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )、千兆入戶(hù)等高端AWG芯片的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。

安俊明課題組和仕佳光子技術(shù)團隊已與運營(yíng)商標準研究院和國際互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)軍企業(yè)開(kāi)展深入密切合作，在網(wǎng)絡(luò )系統方案制定階段，就切入核心AWG芯片的需求對接及產(chǎn)品研發(fā)，使高端AWG芯片產(chǎn)品可以在5G網(wǎng)絡(luò )、超級數據中心中得到應用，有望從并跑向領(lǐng)跑邁進(jìn)。

摘自《中國科學(xué)報》