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中国科技网·科技日报记者 乔地
说起芯片，是国人的痛。去年“中兴事件”带来的“卡脖子”屈辱，一点不亚于当年的石油。
但很少有人想到，我国在光电子领域，已经在豫北小城鹤壁获得突破。其中的PLC光分路器芯片早在2012年就实现了国产化，迫使国外芯片在中国市场的价格从每晶圆2000多美元降到100多美元。目前已占居全球市场50%以上份额。
如果这还仅仅是“跟跑”的话，那么他们研发的阵列波导光栅（AWG）芯片，其技术水平已与国际并跑，在骨干网、高速数据中心及5G基站前传等领域取得重大突破，并实现主要芯片产品的产业化，进入相关领域知名国际设备商供应链，有望在国际竞争中实现领跑。
国内两类光电子芯片，基本国产化并实现出口
说到光电子芯片，不能不说吴远大。
他今年45岁，是中国科学院半导体研究所研究员、博导，河南仕佳光子科技股份有限公司常务副总裁，同时是国家重点研发计划项目“高性能无源光电子材料与器件研究”的项目负责人，主要致力于高性能无源光电子材料与器件的应用基础研究，同步开展PLC光分路器芯片及阵列波导光栅芯片的产业化技术开发。2011年，作为我国光电子事业主要开拓者王启明院士团队的一员，他与所里的6个年轻人一起，从首都北京来到河南鹤壁，在一片荒地上与一家叫作仕佳通信的民营企业一起披荆斩棘，开启了我国高端光电子芯片的产业化之路。
前不久，科技日报记者前往鹤壁采访。在仕佳光子的展厅里，吴远大介绍，目前世界上的高端光电子芯片有100多类，但国内仅有两大类的全系列化芯片基本实现国产化。一类是PLC光分路器芯片，另一类是阵列波导光栅芯片。前者主要应用于光纤到户接入网中，后者主要应用于骨干网、城域网、高速数据中心和5G领域。“这两类芯片，正好都是我们公司制造的。”吴远大说。
他说，“三大运营商往小区里铺设光纤，如果一个小区有一千户人家，不可能从基站直接拉一千根光纤到每家每户。而是拉一根光纤到小区，之后再把光信号进行功率分配，‘路由’到每家每户。这就需要光分路器芯片。”他强调：“光信号取代电信号入户，网络速度要比现在的网速快百倍。”
“但在2012年以前，我国使用的这些芯片完全依赖进口，最贵时每个晶元要2400多美元。”吴远大说，对于这些芯片，中科院半导体所在国家“863”计划、“973”计划项目资助下已经开展了十多年的基础研究，积累了一定的实验成果和宝贵的开发经验。
遗憾的是当时一直没有产业化。吴远大说，主要有三个原因：
一是高质量的高折射率差硅基SiOx集成光波导材料基础薄弱。硅基二氧化硅材料的研究曾是微电子技术中的一个重要课题，也是现代光电子技术中的热点。微电子技术中二氧化硅薄膜材料的厚度一般仅为几百纳米；而平面集成光波导芯片中则要求二氧化硅膜的厚度高达几个微米，甚至几十个微米，要求无龟裂、无缺陷，且更偏重的是二氧化硅材料的光传输性质。国外生长硅基SiOx集成光波导材料的方式主要有两种：以欧美为代表的化学气相沉积法（PECVD），以日本韩国为代表的火焰水解法（FHD）。PECVD法精度较高，操控性好；而FHD法生长速率快，产业化效率更高，二者各有优缺点。而国内缺乏相关应用基础研究工作。
二是芯片工艺水平达不到芯片产业化需求，特别在整张晶圆的均匀性、稳定性方面，如二氧化硅厚膜的高深宽比和低损耗刻蚀工艺。
三是在产业和市场导向上，过去偏重于买，拿市场换技术，能买到的就不去下功夫从事产业技术研究，吃了大亏才知道“真正的核心技术是买不来的”。
“也许是厚积薄发，我们带着这些研究成果来到鹤壁，2011年建立专用研发生产线；2012年完成产业化工艺技术开发； 2015年PLC光分路芯片全球市场份额达到50%，企业实现了扭亏为盈。那一年，我们出货芯片2000多万颗，今年前四个月，每月产量也都在200万颗以上。国际上芯片产业化十来年要走完的路，我们三四年就实现了。”吴远大说。
网上搜出个吴远大
说起光电子芯片，还不能不说仕佳光子及其董事长葛海泉。2000年，葛海泉在郑州成立仕佳通信科技有限公司，主营室内光纤光缆的研发、生产和销售，并挣到了“第一桶金”。
但是，作为一个有抱负的光通信领域企业家，针对“宽带中国”“光纤到户”工程中，核心光分路器芯片完全依赖进口的被动局面，葛总觉得自己有责任有义务去解决长期被国外“卡脖子”的核心技术难点和痛点。他决心投入巨资，开发出中国人自主知识产权的光分路器芯片！同时让自己的企业转型升级，从一个来料加工企业变身为高科技研发企业。“哪怕把以前挣的所有钱都投进去，也要干！”他暗下决心。
资金是一个问题，技术更是一个迫在眉睫的问题！尤其是对于一个“土老板”来说，这不啻于天方夜谭。
他从深圳到江浙再到北京，只要打听到谁搞芯片研究的，他都去登门拜访。但差不多一年过去，没有找到一个“诸葛亮”。
那时，他感到少有的苦闷。他把自己关在屋里，对着电脑发呆。呆的时间长了，还忍不住去想光分路器芯片。就在网上敲出这几个字，却蹦出了一个“吴远大”。他看到了吴远大在这方面的研究成果，眼睛顿时发光，立即从椅子上跳了起来……葛海泉至今清楚地记得，这是2009年的5月。
他立即打点行装，赶赴北京。
在中科院半导体所，他没有见到吴远大。所里光电子发展研究中心的研究员胡雄伟，接待了他。
“我们先给他泼了一盆冷水。”胡雄伟告诉他，半导体研发、生产，需要大量资金投入，甚至可能倾家荡产，你能做到吗？从实验室出来的科研成果到大批量生产之间，有很大距离，甚至无法产业化，你有心理准备吗？还有，科研人员善于做样品，对生产线上的事情研究不充分；而企业搞产业化，需要低成本、高可靠性、高成品率，双方认识不一致怎么办？还有，即便产品生产出来了，市场价格却下降了，你能承受吗？
一连串的问题，个个直击要害。葛海泉“冷”得发抖，却发自内心地认为这就是他一年来踏破铁鞋要找的真正的技术！
但半导体所的专家们却仍然不放心。吴远大说，很多企业都想与他们合作，但往往因为在上述方面没有充分准备，最后都不了了之，有的甚至八字没一撇就打着与中科院合作的旗号招摇撞骗。“我们决不允许这样的情况再发生了！”
就是在这样的情况下，葛海泉带着对光电子芯片的痴恋，每个月都要往北京跑两三趟，生拉硬拽地把专家们再请到鹤壁看现场，反反复复地沟通、商量。这样的磨合，整整持续了17个月。一直到2010年10月，双方终于签订了“股权+投资”的协议，吴远大等7名科研骨干赶赴鹤壁，实施转化。
短短一年多时间，2012年底，仕佳光子正式对外发布，成为中国第一家、也是当时国内唯一一家能够量产PLC光分路器芯片的企业！国外厂商长期垄断中国光分路器芯片市场的局面从此一去不复返了！
咬紧牙关打赢价格战
先在技术上“卡脖子”，然后是价格战，这几乎是国外高科技产品抢占中国市场的套路。
2012年，仕佳光子PLC芯片一开始量产，订单就纷至沓来。“那个时候，我们有些应接不暇了。”公司研发总监安俊明回忆。
但是，就在大家历尽千辛万苦、终于迎来成功喜悦的时候，市场形势却急转直下。
为了把新生的中国芯片扼杀在摇篮中，日韩企业联手围堵，开始疯狂地大打价格战。“他们疯狂抛售，最低150美元。跌破了原材料成本，跌得人胆颤心惊！”安俊明说，仅2013年一年，公司就亏损2000多万元。
危难之际，葛海泉在董事会上把桌子擂得咚咚响：“砸锅卖铁，咬碎牙关，也要挺下去！”
鹤壁市人民政府也以入股形式，向仕佳光子注入资金3000万元，雪中送炭！
经过一年多的激烈搏杀，日韩企业非但没有把仕佳光子这个中国光电芯片的新生儿扼杀掉，反而使自身陷入困境，开始纷纷倒闭。
仕佳光子从此跃出低谷，一跃冲天，芯片产能和市场占有率急剧扩大。从2014年第一季度每月35万片，提升到第四季度的每月90万片，成为全球最大的PLC光分路器芯片供货商。
两大研发计划，攻克两座光电芯片山头
在光分路器芯片成功实现产业化的同时，葛海泉和吴远大又把目光投向了新的芯片开发——阵列波导光栅芯片（AWG）。
2013年，国家“863”计划“光电子集成芯片及其材料关键工艺技术”项目，由年轻的河南仕佳光子公司牵头承担，吴远大担任课题负责人。
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