国产替代困难重重,高端光芯片如何突破?

来源:华强电子网 作者:Hobby 时间:2020-10-20 11:28

国产替代 高端 光芯片

如果说光模块是光通信的核心元件,那么光芯片就是光模块的核心。国内一光模块企业人士李工介绍,在光模块的成本结构中,光芯片的价值含量最高。“光芯片能够占到光模块物料成本的30%~50%左右,某些高速率光芯片这个数据甚至能达到60%。”

光芯片一般是由化合物半导体材料(InP系和GaAs系等)所制造,通过内部能级跃迁过程伴随的光子的产生和吸收,进而实现光电信号的相互转换。光芯片速率越高,光纤通信传输的效率就越高,但同时,高速光芯片研发、量产的难度都随之增大。

由于近年来,国际局势不稳,国外断供国内芯片的事件频频发生,国产替代也便成为了近年国内半导体业界的热门话题。据广证恒生的数据显示,国内通信设备占全球份额40%~70%,但光模块只有约19%,至于上游光芯片只不到1%。

李工对记者表示:“国产光芯片以中低端为主,目前国内已经实现10Gb/s的激光器量产,25Gb/s激光器接近成熟。而采用PAM4技术实现带宽调制的200G以上高速率光模块,所需的DSP(数字信号处理芯片)还要进口。”

光为作为科学技术厅认定的面向5G和大型超大型数据中心的25G/50G/100G/200G/400G高速光模块工程技术研究中心,他们表示在50G/400G等PAM4光模块产品已经实现了较大突破,已先后推出了50G QSFP28 PAM4 LR、400G QSFP-DDSR8等产品,后续50G QSFP28 BIDI/ER以及400G QSFP-DD DR4/FR4也将陆续发布。

而在国产替代方面,邬俊峰表示很看好,而光为方面也在着手布局自研器件,“光通信芯片国产化正在面临很好的机遇,中美贸易问题愈演愈烈,以及美国限制华为中兴采购美国零件等,都将推动国产芯片的投入力度。华为投资18亿扩建海思光工厂就是一个很好的例子。芯片进口和国产替代的方案我司均会有,在光器件自研方面我们已在近几年做了重点布局和研发投入。”

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虽然,国产中低端光芯片技术已经相对成熟,但高端产品上的缺失,依然是不争的事实。从光模块厂商的角度去看,邬俊峰认为国产替代的主要挑战在于高端芯片的稳定性和量产能力,“光模块厂商对芯片厂家的需求主要集中在性能、可靠性、价格和供货能力等,其中中低端芯片更注重价格和供货能力,高端芯片更注重性能,这些十分考验芯片企业的研发和生产能力,国产替代的最主要挑战我认为还是高端芯片的性能稳定性和量产能力。”

而关于性能稳定性和量产能力,李工认为在光芯片方面,工艺稳定性是关键所在。“工艺的稳定性更多取决于设备、人的经验。设备的精度、参数很重要,设备之间比较起来,就像绿皮火车和高铁比较。”

另一方面,对于芯片产业而言,资本投入同样是很多芯片企业的痛点。李工表示:“光芯片设备投资大、回收期长,没有资本力量介入单靠一家公司很难。相比之下,反而国内人才引进环境与政策都比较好,不是大问题,也可以在境外设立研究所,比如欧美、台湾等地。最主要的问题是设备投入资金过大。”

尽管在光芯片领域,国内企业面临着各种各样的问题,包括资本、技术等等,高端国产替代目前看来还似乎遥遥无期。但是,如同邬俊峰所言,国际环境的动荡恰好给国内相关企业带来了很好的机遇,各家都在顺应趋势开始布局自主研发。而这,将是未来我们赶上国外先进水平的最坚实基础。


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