中兴新地PLC光芯片实现重大技术突破！开封

　　一、PLC光芯片使用的现实意义

　　从2007年起头，跟着XPON手艺的成熟，中国起头了光纤最初一公里的扶植之，历经FTTC/FTTB的手艺过渡，2012年，中国发布了《GB50846-2012室第区和室第建筑内光纤到户通信设备工程设想规范》的新的国度尺度，光纤到户（）曾经成为建筑楼宇必配的通信根本设备，以PLC光分器为次要使用的模式迎来了大规模的扶植，而PLC光芯片作为光分器的焦点功能器件，是影响光分器手艺目标和成本的主要要素，冲破PLC光芯片的制造工艺，不只对我国的历程有着主要影响，并且对提拔中国的财产手艺程度，进而成为全球光分器的研发及财产制造，都具有主要的现实意义。

　　二、PLC光芯片的工艺制造手艺及优特点阐发

　　PLC光分芯片是通过特殊的制造工艺，在一种基板材料上生成一种一入多出的树枝状光波导通道，当光信号从输出端进入时，会沿着光波导的径，分成多束光信号从输出端射出沙滩家具，在PLC光芯片的输入和输出端耦合毗连上FA（光纤阵列）和光纤端头后，就能够完成一般的分光功能了。PLC光芯片的工作道理如图1所示：

　　图1PLC光芯片工作道理

　　目宿世界上PLC光芯片制造工艺次要有PECVD法（等离子体加强化学气相淀积）和离子互换法，前者用的基板材料一般用石英玻璃，通过一种向上发展的工艺方式来构成光波导通道，其所采用的次要工艺手艺和设备与半导体集成电根基雷同，其具有工艺手艺不变、适于多量量出产等特点，因为其与半导体集成电的出产工艺具有同源性，所以日本、韩国等半导体手艺发财的国度，这方面的出产劣势比力较着，而我国因为半导体集成电制造程度目前仍不发财，所以用PECVD工艺出产PLC芯片，出产成本仍然偏高。目前国际上以PECVD手艺出产PLC晶圆及芯片的厂家次要有中国的河南仕佳光子公司和韩国的Woorori公司。而离子互换法用的基板材料为玻璃，其工艺实现道理是采用一种特殊材质的玻璃基板，通过溅射、显影、光刻等工艺在基板上构成特定的光波导图形，然后采用特殊配方的电解熔盐，并加以恰当的电场和温度，以滚压机在基板的下方构成光波导通道的制造方式。这种工艺方式对离子互换设备及玻璃原材料等需要进行特殊研发及定制，需要霸占的工艺手艺也较多，但手艺一旦冲破后，其出产工艺相对简单，出产效率较高，工艺容差较大，芯片成底细对较低等劣势将变得很是凸起，是当前性价比最高的PLC光芯片出产手艺，目前国际上以离子互换法出产PLC晶圆及芯片的厂家次要有深圳的中兴新地公司和以色列的Colorchip公司。

　　三、中兴新地在离子互换工艺方面取得的手艺冲破

　　因为离子互换法属于电化学工艺的手艺特点，所以对玻璃原材料、电化学工艺、特制出产设备等方面均要自行研发，可自创的手艺消息不多，手艺难度较大，中兴新地颠末多年手艺攻关，次要完成如下手艺冲破:

　　1.基板用特殊光学玻璃研发

　　玻璃基板作为离子互换的载体，对基于离子互换手艺的PLC光分器的机能有着决定性的感化。为了制造出高机能的PLC光分器芯片，玻璃基材需要满足的要求次要包罗：适合的碱金属含量（以引入适合的折射率差）、合适的离子电导率、低透射损耗、不变的Ag+的、合适的折射率(与光纤婚配)、优良的化学不变性、高度各向同性、低缺陷（包罗气泡、皮纹等）等。颠末持续勤奋，中兴新地完成了具有特定碱金属成分的光学玻璃材料的研发，其优异的光学和电化学目标是离子互换工艺PLC芯片得以成功的环节。

　　2.基于离子互换的电化学工艺研发

　　离子互换的电化学工艺次要包罗：一次离子互换、二次电场辅助掩埋法，其构成的波导截面示企图拜见图2所示。

　　图2两种常见的离子互换法构成的波导

　　一次离子互换次要通过纯热扩散，在玻璃概况构成光波导，其折射率变化最大值位于玻璃概况(如图4-a)，光波在玻璃概况传输。玻璃概况的缺陷使得这种波导的传输损耗很高。所以一次互换后的芯片仍不具有可用性，还要通过二次电场辅助掩埋，将互换离子从玻璃概况推到玻璃内部。中兴新地通过不竭的工艺验证和改良，试探出了一套靠得住的电化学互换工艺。其优异的光学机能目标达到了产物化的要求。

　　3.特制出产设备研发

　　离子互换工艺出产PLC光波导芯片，在完成工艺道理及参数的设置装备摆设后，就能够在尝试室完成样片的出产，但要实现多量量的工业化出产，则对出产设备、出产工艺流程节制、器件良率等提出了较高的要求，不然将无法实现批量出产而不具有可用性。在当前国际市场上，除中国外，只要以色列的Colorchip公司实现了离子互换工艺的多量量出产，而中国虽然有一些高校的研发团队在尝试室也完成了相关工艺摸索和样片出产，但因为缺乏财产化经验，所以批量化出产都不很成功，中兴新地基于多年的通信链设备出产经验，有一支财产化手艺经验丰硕的研发和出产步队，在没有可自创的出产设备的根滑雪镜本上，连系采办、自研和分析化，完成了顺应多量量出产的前端工艺处置设备、一次互换炉、二次互换炉、互换工装治具、批量机能目标检测设备等一多量公用设备及治具研发，从而了PLC光芯片的多量量出产。

　　四、中兴新地离子互换工艺PLC光芯片的财产化现状

　　2011年8月，项目立项。并开展与IEP公司的手艺合作。为加速研发历程，2011年12月与大学深圳研究生院成立光器件结合尝试室，分析大学在半导体系体例造方面的手艺劣势配合研发PLC光芯片的前端溅射镀膜、显影、光刻等手艺工艺。拜见图3。在2012年至2013年的2年时间内，连续完成了具有优异光学机能的玻璃基板材料研发，超净离子互换工艺出产平台扶植，具有出产不变性的离子互换工艺的研发等工作，在2013岁尾出产出了第一片具有工艺不变性的离子互换PLC晶圆，目前已能够出产1X2～1X64全系列的光分器芯片，产物目标完全合适国际GR-1209-CORE、GR-1221-CORE尺度和中国平面光波导集成光器件行业尺度的目标要求。拜见图4。

　　图4PLC晶圆及芯片

　　颠末2年多的不竭出产、工艺改良和规模扩充，目前已具有日产能达6万粒芯片/天（按1X8计较）的出产能力，以及配套的切割，研磨和封卸车间，构成了可向客户供给PLC晶圆、芯片、U槽及V槽、FA、裸器件及光分器成品的全套的供货能力，拜见图5，图6。

　　图6PLC芯片配套出产车间

　　五、中兴新地PLC光芯片成功财产化的现实意义

　　中兴新地通过基于离子互换工艺的PLC光芯片手艺研发及财产化，打破了韩国以PECVD手艺为主导的PLC光芯片的手艺垄断，另辟门路开创了一条低成本的高机能PLC光芯片出产手艺线，在PLC芯片的研发过程中，中兴新地普遍开展与高校的手艺合作，同时获得了深圳市的多项手艺励，成功摸索出了一条产、学、研连系的高新手艺产物的财产化道，通过PLC芯片的手艺冲破，中兴新地已实现了PLC光分器产物的全财产链笼盖，大大加强了手艺立异能力和出产实力。据2015年发货数据统计，中兴新地光分器系列产物发货量已占国内三大运营商总采购量的15%，成为国内第一大光分器出产厂商，这也标记着中兴新地已成为全球最大的光分器出产厂家。离子互换工艺PLC晶圆及芯片的多量量投产，能够较着降低光分器成品的制形成本，进而降低收集扶植的成本投入，同时，对提高中国光通信类产物的手艺附加值和国际合作力，复合管也具有主要意义。手艺的研发和摸索永久都没有尽头，该项目标成功将进一步激发全体新地人的开辟朝上进步，并将与国内同业一路，配合勤奋，为实现光通信事业的成长而继续奋斗。