光电集成芯片

光通信网核心器件——光电集成芯片研发及产业化
　  
　  成果概要：
　  光电集成芯片是采用平面光波导（Planar Lightwave Circuit，简称PLC）技术制造，用于光通信网络的光信号处理芯片。
　  PLC技术是仿效半导体集成电路的工艺制作位于一个平面内的集成光路，PLC技术是新一代光器件制造技术，被业界公认为未来的技术发展方向。与传统技术相比有着集成度更高、尺寸更小、价格更为低廉等优势。
　  PLC技术自出现至今已有十多年时间，但其获得快速发展还是最近几年的事情，国外在这方面的已取得突破，多款PLC产品已实现商用化并成为光网络中的首选产品。但在国内，由于技术难度非常高、人才缺乏等因素，PLC技术还是一个空白，国内厂商都是从国外采购PLC芯片进行封装，其技术含量低，属于劳动密集型产业，产品最终出售给电信运营商。在我国大力投资建设光网络基础设施时，研究开发具有自主知识产权的核心PLC产品显得尤为重要。
　  公司是国内较早从事该项技术研究的企业，并率先实现了产业化，是目前国内唯一的分路器芯片制造商，填补了国内在此领域的重大科技空白。公司已获得3项发明专利和1项实用新型专利授权，在平面光波导技术研究和应用方面处于国内领先地位。
　  
　  一、 前言和实施背景
　  四川飞阳科技有限公司成立于2004年12月，注册资本5284.8万元，位于成都市双流县西航港开发区长城路一段185号，专业致力于以平面光波导（PLC）技术为基础的光电集成芯片等系列产品的研发、生产和销售。公司的产品用于光纤通信网络，是光网络中的核心器件，属于国家鼓励类产业。
　  公司在四川省成都市双流县拥有297亩现代化的生产制造基地，具备大规模化生产的条件，目前总资产5.06亿元，员工近400人。公司已通过国家高新技术企业认定，是四川省企业技术中心、四川省创新型企业和成都市知识产权试点企业；公司还通过了ISO9001质量管理体系认定，并全面实现了ERP系统管理。
　  四川飞阳科技有限公司股东为四川雄飞集团有限责任公司、美国加州兴阳科技有限公司、成都中益实业发展有限公司、广州鸿盈投资管理有限责任公司和自然人丁新松先生。四川雄飞集团有限责任公司业务涉及房地产开发、百货、酒店、医药，光电集成芯片等产业，拥有资产约26亿元人民币。该股东占飞阳科技股份比例为60.173%，为公司控股股东。
　  
　  上图所示为光通信行业的产业链。飞阳科技研发和生产光通信芯片和器件。
　  公司成立后一直从事PLC产品的研发工作，于2008年10月实现投产，产品投入市场后，受到广泛好评和高度赞誉，公司已与国内80多家器件封装厂家建立了长期合作关系，涵盖了国内90%以上的下游厂家。
　  通信行业是一个高速发展的高科技行业，特别是上世纪90年代末互联网技术和无线通讯技术的大规模应用，极大地促进了整个行业的发展，技术密集和技术更新换代速度快成为这个行业最突出的特点。
　  要在通信行业激烈的市场竞争中处于优势地位，就必须要拥有自己的核心技术，并且要保持技术的领先性。目前国内光通信行业的技术水平与国外还有一定的差距，而中国是世界上潜在的最大市场，如果不能迎头赶上，那么市场将会被国外企业所占领。
　  飞阳科技作为一家生产光通信芯片和器件的企业，研发自主创新的产品是公司所有者和经营者的共识。公司深刻认识到先进技术对企业发展的重要作用，成立之初便设立了广州研发中心，在正式投产前，已投入大量资源历经三年的产品研发。当公司的产品投入市场后，受到了市场的广泛欢迎和高度评价。
　  在保持市场优势的同时，要实现企业长久健康的发展，只有依靠科技进步和技术创新，不断加强自身创新能力建设便成为了必然的选择。
　  
　  二、 成果内涵和具体做法
　  采用PLC技术制作的光芯片/器件与传统技术相比有以下主要优势。一是PLC技术可以将多种不同功能的器件在一块芯片上实现，因此其集成化程度更高，这是传统技术所无法实现的；二是能使器件的尺寸大幅减小，从而提高网络传输容量和网络建设维护将更为便捷方便；三是器件的成本更为低廉，PLC光器件采用半导体的工艺技术，产品成批量生产，与传统技术手工组装相比，生产效率更高，产品性能更为稳定，在大规模化生产中成本优势尤其突出；四是PLC技术的光器件内部没有机械式微结构，其可靠性更好。
　  PLC技术自出现至今已有十多年时间，但其获得快速发展还是最近几年的事情，国外在这方面的已取得突破，多款PLC产品已实现商用化并成为光网络中的首选产品。但在国内，由于技术难度非常高、人才缺乏等因素，PLC技术还是一个空白，国内厂商都是从国外采购PLC芯片进行封装，其技术含量低，属于劳动密集型产业，产品最终出售给电信运营商。在我国大力投资建设光网络基础设施时，研究开发具有自主知识产权的核心PLC产品显得尤为重要。
　  本项目需要做的就是利用PLC技术开发具有自主知识产权的光电集成芯片，其特点是采用半导体的工艺技术，在硅基上形成具有一定光信号处理能力的芯片。为了达成此目标，公司主要采用了以下措施和方法。
　  1、创建持续性的企业研发团队。2005年公司成立之初，便在广州设立了研发机构—四川飞阳科技有限公司广州研发中心，依靠沿海发达地区的人才聚集优势，吸引了大批优秀人才加盟。广州研发中心设立期间，累计超过150名各类人才在中心工作过，最多时职工人数达到80多人。
　  2008年10月，由于公司在成都总部基地基建完工且投入使用，公司将广州研发中心整体搬迁至成都，绝大部分技术人才随同来川工作，并完成了企业技术中心的组建工作。
　  经过多年的发展，飞阳科技企业技术中心已逐步建立了较为完善的科技创新体系，在人才、设备、研发经费投入、研发体系建设方面，都处于行业前列。
　  2、将人才放在创新工作的首位。为达到吸引人才、留住人才、用好人才的目的，公司制定了一系列激励和培训机制，在物质和精神等各方面给予研发人员足够的激励。为此，公司在资源分配方面向技术人员倾斜，比如，我公司的薪酬体系划分为技术、生产和行政管理三个序列，同职级比较而言，技术序列员工的薪资水平是行政管理系列员工的175%，是生产序列员工的150%，并且享有项目提成、创新奖励、年度目标考核奖励等激励政策。此外，技术人员在住房、股权、进修培训机会等方面的待遇也是三个序列里面最高的。
　  技术人员具体激励措施
　  激励种类 激励分类 激励构成 享受激励政策对象
　  物质激励 短期激励 薪水+福利（交通、通讯、误餐、免费旅游）+保险+住房补贴（或免费住宿）+带薪假期+学历津贴 全员
　  中期激励 项目提成+创新奖励+专利奖励 项目参与人、专利设计、创造人
　  年度目标责任考核奖励 全员
　  长期激励 赠送（或准予低价购买）公司股权 核心骨干
　  精神激励 短期激励 每月之星表彰 优秀人员
　  中期激励 年度优秀表彰（荣誉证书、光荣榜）、在公司内外媒体上进行宣传报导 优秀人员
　  长期激励 培训、进修机会 优秀人员
　  在充分发挥本公司人才作用的前提下，技术中心积极引进、聘用外单位的高层次人才，提供优厚的待遇，发挥他们的专长协助公司解决技术难题。
　  3、 建立良好的科研平台。公司拥有1300平方米的科研实验场地，已建成高洁净无尘恒温恒湿实验室、终试实验室、信息资料室、会议室、网络中心等，为公司技术创新活动提供有力的保障。公司重视计算机技术在芯片测试研究中的应用，自主开发了包括分束器自动测试软件，CWDM测试软件和VOA测试软件等。这些自动化测试软件为芯片的开发和改进提供了强有力的工具，可大大缩短新产品、新技术的开发周期，提高自我开发能力。公司还建立作为企业技术研究的情报中心，已建立基于互联网技术的内部信息共享平台，该平台对全体员工开放使用，在企业内部交流、文档记录、信息快速传递等方面起到重要的作用。
　  公司现有研发设备428件（台）设备，设备原值635.53万元，净值473.65万元。设备包括芯片切割设备、研磨设备、贴片设备、耦合设备、光学测试设备、电子测试设备、封装设备、可靠性测试设备等，研究开发绝大部分工作可在内部完成，并建有小型的终试生产线。
　  
　  三、 成果实施后所产生的效果
　  项目近三年经济效益情况
　  2009年 2010年 2011年
　  （预计） 备注
　  销售收入 5205万 9535万 25000万
　  利润 317万 1292万 3500万
　  税收总额 125万 465万 1600万
　  1、 公司成为国内唯一的光分路器芯片制造厂商，填补了国内空白，提升了我国企业在该产业的国际市场竞争力。
　  光分路器可以将输入的光信号等比例分配到多个输出通道，是光接入网的核心器件。光分路器的核心是光分路器芯片（Splitter），芯片占整个器件制造成本的60%，在公司产品投入市场以前，芯片全部需要从海外（主要生产国为美国、日本和韩国）采购，国内器件厂商集中在封装测试等后加工环节，技术含量较低，市场竞争激烈，厂商整体的议价能力不强，受制于人。公司产品的投产，打破了国外对芯片的垄断，填补了国内空白，并且利用价格、到货速度、服务等优势迅速抢占市场，受到市场的热烈欢迎，根据行业调查机构讯石公司的调查报告显示，公司2010年分路器芯片国内市场占有率超过30%。
　  公司使分路器芯片实现国产化，为市场提供更质优价廉的产品，从而培育和支持了一大批光通信器件厂商，极大的增强了我国企业在该产业的国际市场竞争力。
　  2、公司把平面光波导（PLC）技术引进国内，并率先实现了产品研发和规模化生产，缩小了PLC芯片制造技术与国外的差距。
　  在集成光学领域，平面光波导技术因采用半导体制程，不仅具有低成本潜力，而且具有整合器件能力，被视为集成光学最具有发展前景的技术方向。
　  公司2005年把该项技术引进国内，并专注于PLC芯片的研发工作，于2006年完成了第一款芯片的设计开发，并在2008年率先实现产品的规模化生产，从引进、研发到投产，公司一直处于国内领先，极大的推动了PLC技术在国内的发展和影响，缩小了PLC芯片制造技术与国外的差距。
　  
　  四、 持续改进措施
　  项目经过多年研发，已取得一批自主研发的专利成果，共申请了5项发明专利，已获得3项授权。
　  取得和在申请的专利一览表
　  
　  序号 发明专利名称 类型 状态 授权号/申请号
　  1 混合硅基光电信号处理芯片 发明专利 已授权 ZL2006 1 0035786.6 
　  2 一种基于PLC技术的单纤双向器件及其制作方法 发明专利 已授权 ZL2007 1 0146739.3 
　  3 一种基于平面光波导分支结构的小型化单纤双向器件 
　  发明专利 已授权 ZL2008 1 0025750.9 
　  4 光纤冷接续子及其光纤对准方法和组装方法 发明专利 已受理 201110000360.8
　  5 基于平面光波导的单纤双向阵列组件和器件及其制作方法 发明专利 已受理 201110050517.8
　  
　  飞阳科技的规划目标是在3-5年内开发一批具有国际先进水平的产品，重点推广10项新产品，使产品线涵盖高、中、低端市场，完成产品的战略布局，公司年销售额达到10亿元，平均年增长率达100％以上，进入国内光通信器件制造商的前5名。
　  围绕着上述目标，公司在未来将着力加强PLC技术平台建设，利用PLC技术开发高端新产品，逐步代替传统工艺产品，在低成本、高密度方面增强研发力量，继续保持在PLC光通信芯片领域的国内领先地位，并进一步向相关产业延伸，进入物联网核心传感器的制造。
　  在具体项目方面，公司已开展下列技术项目的研发工作：
　  A. PLC晶圆加工技术研究：摸索新工艺和新方法，实现生产线的工艺稳定和参数可调，建立国内第一条产业化的PLC晶圆生产线，使其产能达到年产6英寸晶圆1.5万片。并在此基础上，研发物联网用的核心器件——光电传感器。
　  B. 针对PLC产品的封装技术的开发和研究：不同PLC产品对封装工艺的要求程度不同，尤其是功能性模块中包括多个PLC器件，不同器件之间需要实现光连接；此外，模块内需要考虑某些PLC器件的散热问题，这都大大增加了封装的难度。公司拟从难度较低的分束器封装入手，积累经验以逐步向高端PLC器件的封装迈进。
　  C. AWG器件的开发：AWG器件是目前光通讯市场上PLC产品的主要应用之一，广泛用于密集光波分复用（DWDM）系统中。但是该器件芯片的尺寸较大，对生产工艺要求较高，因此该芯片主要是由国外技术能力较强的几家PLC芯片生产厂商提供，AWG器件芯片的开发成功可以填补我国该技术的空白，同时也标志着PLC技术水平步入世界先进行列。
　  D. PLC型光开关阵列器件的开发：光开关阵列也同样是骨干网和城域网互联的关键器件。PLC型光开关主要与AWG等PLC器件封装在ROADM、WSS等功能性模块中，由于每一个光开关采用热光效应驱动，因而高通道光开关阵列功耗较大，必然导致模块中温度过高，影响其它PLC器件的性能和可靠性，因而需要对光开关阵列器件的功耗问题进行针对性的重点解决。