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中國國產替代困難重重,高端光晶片如何突破?
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如果說光模組是光通信的核心元件,那麼光晶片就是光模組的核心。中國一光模組企業人士李工介紹,在光模組的成本結構中,光晶片的價值含量最高。“光晶片能夠占到光模組物料成本的30%~50%左右,某些高速率光晶片這個資料甚至能達到60%。”

光晶片一般是由化合物半導體材料(InP系和GaAs系等)所製造,通過內部能級躍遷過程伴隨的光子的產生和吸收,進而實現光電信號的相互轉換。光晶片速率越高,光纖通信傳輸的效率就越高,但同時,高速光晶片研發、量產的難度都隨之增大。

由於近年來,國際局勢不穩,國外斷供中國晶片的事件頻頻發生,中國國產替代也便成為了近年中國半導體業界的熱門話題。據廣證恒生的資料顯示,中國通信設備占全球份額40%~70%,但光模組只有約19%,至於上游光晶片只不到1%。

李工對記者表示:“中國國產光晶片以中低端為主,目前中國已經實現10Gb/s的雷射器量產,25Gb/s雷射器接近成熟。而採用PAM4技術實現頻寬調製的200G以上高速率光模組,所需的DSP(數位信號處理晶片)還要進口。”

光為作為科學技術廳認定的面向5G和大型超大型資料中心的25G/50G/100G/200G/400G高速光模組工程技術研究中心,他們表示在50G/400G等PAM4光模組產品已經實現了較大突破,已先後推出了50G QSFP28 PAM4 LR、400G QSFP-DDSR8等產品,後續50G QSFP28 BIDI/ER以及400G QSFP-DD DR4/FR4也將陸續發佈。

而在中國國產替代方面,鄔俊峰表示很看好,而光為方面也在著手佈局自研器件,“光通信晶片國產化正在面臨很好的機遇,中美貿易問題愈演愈烈,以及美國限制華為中興採購美國零件等,都將推動中國國產晶片的投入力度。華為投資18億擴建海思光工廠就是一個很好的例子。晶片進口和中國國產替代的方案我司均會有,在光器件自研方面我們已在近幾年做了重點佈局和研發投入。”

雖然,中國國產中低端光晶片技術已經相對成熟,但高端產品上的缺失,依然是不爭的事實。從光模組廠商的角度去看,鄔俊峰認為中國國產替代的主要挑戰在於高端晶片的穩定性和量產能力,“光模組廠商對晶片廠家的需求主要集中在性能、可靠性、價格和供貨能力等,其中中低端晶片更注重價格和供貨能力,高端晶片更注重性能,這些十分考驗晶片企業的研發和生產能力,中國國產替代的最主要挑戰我認為還是高端晶片的性能穩定性和量產能力。”

而關於性能穩定性和量產能力,李工認為在光晶片方面,工藝穩定性是關鍵所在。“工藝的穩定性更多取決於設備、人的經驗。設備的精度、參數很重要,設備之間比較起來,就像綠皮火車和高鐵比較。”

另一方面,對於晶片產業而言,資本投入同樣是很多晶片企業的痛點。李工表示:“光晶片設備投資大、回收期長,沒有資本力量介入單靠一家公司很難。相比之下,反而中國人才引進環境與政策都比較好,不是大問題,也可以在境外設立研究所,比如歐美、臺灣等地。最主要的問題是設備投入資金過大。”

儘管在光晶片領域,中國企業面臨著各種各樣的問題,包括資本、技術等等,高端中國國產替代目前看來還似乎遙遙無期。但是,如同鄔俊峰所言,國際環境的動盪恰好給中國相關企業帶來了很好的機遇,各家都在順應趨勢開始佈局自主研發。而這,將是未來我們趕上國外先進水準的最堅實基礎。

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