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光電集成芯片

光通信網核心器件——光電集成芯片研發及產業化
　  
　  成果概要：
　  光電集成芯片是采用平面光波導（Planar Lightwave Circuit，簡稱PLC）技術制造，用于光通信網絡的光信號處理芯片。
　  PLC技術是仿效半導體集成電路的工藝制作位于一個平面內的集成光路，PLC技術是新一代光器件制造技術，被業界公認為未來的技術發展方向。與傳統技術相比有著集成度更高、尺寸更小、價格更為低廉等優勢。
　  PLC技術自出現至今已有十多年時間，但其獲得快速發展還是最近幾年的事情，國外在這方面的已取得突破，多款PLC產品已實現商用化并成為光網絡中的首選產品。但在國內，由于技術難度非常高、人才缺乏等因素，PLC技術還是一個空白，國內廠商都是從國外采購PLC芯片進行封裝，其技術含量低，屬于勞動密集型產業，產品最終出售給電信運營商。在我國大力投資建設光網絡基礎設施時，研究開發具有自主知識產權的核心PLC產品顯得尤為重要。
　  公司是國內較早從事該項技術研究的企業，并率先實現了產業化，是目前國內唯一的分路器芯片制造商，填補了國內在此領域的重大科技空白。公司已獲得3項發明專利和1項實用新型專利授權，在平面光波導技術研究和應用方面處于國內領先地位。
　  
　  一、 前言和實施背景
　  四川飛陽科技有限公司成立于2004年12月，注冊資本5284.8萬元，位于成都市雙流縣西航港開發區長城路一段185號，專業致力于以平面光波導（PLC）技術為基礎的光電集成芯片等系列產品的研發、生產和銷售。公司的產品用于光纖通信網絡，是光網絡中的核心器件，屬于國家鼓勵類產業。
　  公司在四川省成都市雙流縣擁有297畝現代化的生產制造基地，具備大規模化生產的條件，目前總資產5.06億元，員工近400人。公司已通過國家高新技術企業認定，是四川省企業技術中心、四川省創新型企業和成都市知識產權試點企業；公司還通過了ISO9001質量管理體系認定，并全面實現了ERP系統管理。
　  四川飛陽科技有限公司股東為四川雄飛集團有限責任公司、美國加州興陽科技有限公司、成都中益實業發展有限公司、廣州鴻盈投資管理有限責任公司和自然人丁新松先生。四川雄飛集團有限責任公司業務涉及房地產開發、百貨、酒店、醫藥，光電集成芯片等產業，擁有資產約26億元人民幣。該股東占飛陽科技股份比例為60.173%，為公司控股股東。
　  
　  上圖所示為光通信行業的產業鏈。飛陽科技研發和生產光通信芯片和器件。
　  公司成立后一直從事PLC產品的研發工作，于2008年10月實現投產，產品投入市場后，受到廣泛好評和高度贊譽，公司已與國內80多家器件封裝廠家建立了長期合作關系，涵蓋了國內90%以上的下游廠家。
　  通信行業是一個高速發展的高科技行業，特別是上世紀90年代末互聯網技術和無線通訊技術的大規模應用，極大地促進了整個行業的發展，技術密集和技術更新換代速度快成為這個行業最突出的特點。
　  要在通信行業激烈的市場競爭中處于優勢地位，就必須要擁有自己的核心技術，并且要保持技術的領先性。目前國內光通信行業的技術水平與國外還有一定的差距，而中國是世界上潛在的最大市場，如果不能迎頭趕上，那么市場將會被國外企業所占領。
　  飛陽科技作為一家生產光通信芯片和器件的企業，研發自主創新的產品是公司所有者和經營者的共識。公司深刻認識到先進技術對企業發展的重要作用，成立之初便設立了廣州研發中心，在正式投產前，已投入大量資源歷經三年的產品研發。當公司的產品投入市場后，受到了市場的廣泛歡迎和高度評價。
　  在保持市場優勢的同時，要實現企業長久健康的發展，只有依靠科技進步和技術創新，不斷加強自身創新能力建設便成為了必然的選擇。
　  
　  二、 成果內涵和具體做法
　  采用PLC技術制作的光芯片/器件與傳統技術相比有以下主要優勢。一是PLC技術可以將多種不同功能的器件在一塊芯片上實現，因此其集成化程度更高，這是傳統技術所無法實現的；二是能使器件的尺寸大幅減小，從而提高網絡傳輸容量和網絡建設維護將更為便捷方便；三是器件的成本更為低廉，PLC光器件采用半導體的工藝技術，產品成批量生產，與傳統技術手工組裝相比，生產效率更高，產品性能更為穩定，在大規模化生產中成本優勢尤其突出；四是PLC技術的光器件內部沒有機械式微結構，其可靠性更好。
　  PLC技術自出現至今已有十多年時間，但其獲得快速發展還是最近幾年的事情，國外在這方面的已取得突破，多款PLC產品已實現商用化并成為光網絡中的首選產品。但在國內，由于技術難度非常高、人才缺乏等因素，PLC技術還是一個空白，國內廠商都是從國外采購PLC芯片進行封裝，其技術含量低，屬于勞動密集型產業，產品最終出售給電信運營商。在我國大力投資建設光網絡基礎設施時，研究開發具有自主知識產權的核心PLC產品顯得尤為重要。
　  本項目需要做的就是利用PLC技術開發具有自主知識產權的光電集成芯片，其特點是采用半導體的工藝技術，在硅基上形成具有一定光信號處理能力的芯片。為了達成此目標，公司主要采用了以下措施和方法。
　  1、創建持續性的企業研發團隊。2005年公司成立之初，便在廣州設立了研發機構—四川飛陽科技有限公司廣州研發中心，依靠沿海發達地區的人才聚集優勢，吸引了大批優秀人才加盟。廣州研發中心設立期間，累計超過150名各類人才在中心工作過，最多時職工人數達到80多人。
　  2008年10月，由于公司在成都總部基地基建完工且投入使用，公司將廣州研發中心整體搬遷至成都，絕大部分技術人才隨同來川工作，并完成了企業技術中心的組建工作。
　  經過多年的發展，飛陽科技企業技術中心已逐步建立了較為完善的科技創新體系，在人才、設備、研發經費投入、研發體系建設方面，都處于行業前列。
　  2、將人才放在創新工作的首位。為達到吸引人才、留住人才、用好人才的目的，公司制定了一系列激勵和培訓機制，在物質和精神等各方面給予研發人員足夠的激勵。為此，公司在資源分配方面向技術人員傾斜，比如，我公司的薪酬體系劃分為技術、生產和行政管理三個序列，同職級比較而言，技術序列員工的薪資水平是行政管理系列員工的175%，是生產序列員工的150%，并且享有項目提成、創新獎勵、年度目標考核獎勵等激勵政策。此外，技術人員在住房、股權、進修培訓機會等方面的待遇也是三個序列里面最高的。
　  技術人員具體激勵措施
　  激勵種類 激勵分類 激勵構成 享受激勵政策對象
　  物質激勵 短期激勵 薪水+福利（交通、通訊、誤餐、免費旅游）+保險+住房補貼（或免費住宿）+帶薪假期+學歷津貼 全員
　  中期激勵 項目提成+創新獎勵+專利獎勵 項目參與人、專利設計、創造人
　  年度目標責任考核獎勵 全員
　  長期激勵 贈送（或準予低價購買）公司股權 核心骨干
　  精神激勵 短期激勵 每月之星表彰 優秀人員
　  中期激勵 年度優秀表彰（榮譽證書、光榮榜）、在公司內外媒體上進行宣傳報導 優秀人員
　  長期激勵 培訓、進修機會 優秀人員
　  在充分發揮本公司人才作用的前提下，技術中心積極引進、聘用外單位的高層次人才，提供優厚的待遇，發揮他們的專長協助公司解決技術難題。
　  3、 建立良好的科研平臺。公司擁有1300平方米的科研實驗場地，已建成高潔凈無塵恒溫恒濕實驗室、終試實驗室、信息資料室、會議室、網絡中心等，為公司技術創新活動提供有力的保障。公司重視計算機技術在芯片測試研究中的應用，自主開發了包括分束器自動測試軟件，CWDM測試軟件和VOA測試軟件等。這些自動化測試軟件為芯片的開發和改進提供了強有力的工具，可大大縮短新產品、新技術的開發周期，提高自我開發能力。公司還建立作為企業技術研究的情報中心，已建立基于互聯網技術的內部信息共享平臺，該平臺對全體員工開放使用，在企業內部交流、文檔記錄、信息快速傳遞等方面起到重要的作用。
　  公司現有研發設備428件（臺）設備，設備原值635.53萬元，凈值473.65萬元。設備包括芯片切割設備、研磨設備、貼片設備、耦合設備、光學測試設備、電子測試設備、封裝設備、可靠性測試設備等，研究開發絕大部分工作可在內部完成，并建有小型的終試生產線。
　  
　  三、 成果實施后所產生的效果
　  項目近三年經濟效益情況
　  2009年 2010年 2011年
　  （預計） 備注
　  銷售收入 5205萬 9535萬 25000萬
　  利潤 317萬 1292萬 3500萬
　  稅收總額 125萬 465萬 1600萬
　  1、 公司成為國內唯一的光分路器芯片制造廠商，填補了國內空白，提升了我國企業在該產業的國際市場競爭力。
　  光分路器可以將輸入的光信號等比例分配到多個輸出通道，是光接入網的核心器件。光分路器的核心是光分路器芯片（Splitter），芯片占整個器件制造成本的60%，在公司產品投入市場以前，芯片全部需要從海外（主要生產國為美國、日本和韓國）采購，國內器件廠商集中在封裝測試等后加工環節，技術含量較低，市場競爭激烈，廠商整體的議價能力不強，受制于人。公司產品的投產，打破了國外對芯片的壟斷，填補了國內空白，并且利用價格、到貨速度、服務等優勢迅速搶占市場，受到市場的熱烈歡迎，根據行業調查機構訊石公司的調查報告顯示，公司2010年分路器芯片國內市場占有率超過30%。
　  公司使分路器芯片實現國產化，為市場提供更質優價廉的產品，從而培育和支持了一大批光通信器件廠商，極大的增強了我國企業在該產業的國際市場競爭力。
　  2、公司把平面光波導（PLC）技術引進國內，并率先實現了產品研發和規模化生產，縮小了PLC芯片制造技術與國外的差距。
　  在集成光學領域，平面光波導技術因采用半導體制程，不僅具有低成本潛力，而且具有整合器件能力，被視為集成光學最具有發展前景的技術方向。
　  公司2005年把該項技術引進國內，并專注于PLC芯片的研發工作，于2006年完成了第一款芯片的設計開發，并在2008年率先實現產品的規模化生產，從引進、研發到投產，公司一直處于國內領先，極大的推動了PLC技術在國內的發展和影響，縮小了PLC芯片制造技術與國外的差距。
　  
　  四、 持續改進措施
　  項目經過多年研發，已取得一批自主研發的專利成果，共申請了5項發明專利，已獲得3項授權。
　  取得和在申請的專利一覽表
　  
　  序號 發明專利名稱 類型 狀態 授權號/申請號
　  1 混合硅基光電信號處理芯片 發明專利 已授權 ZL2006 1 0035786.6 
　  2 一種基于PLC技術的單纖雙向器件及其制作方法 發明專利 已授權 ZL2007 1 0146739.3 
　  3 一種基于平面光波導分支結構的小型化單纖雙向器件 
　  發明專利 已授權 ZL2008 1 0025750.9 
　  4 光纖冷接續子及其光纖對準方法和組裝方法 發明專利 已受理 201110000360.8
　  5 基于平面光波導的單纖雙向陣列組件和器件及其制作方法 發明專利 已受理 201110050517.8
　  
　  飛陽科技的規劃目標是在3-5年內開發一批具有國際先進水平的產品，重點推廣10項新產品，使產品線涵蓋高、中、低端市場，完成產品的戰略布局，公司年銷售額達到10億元，平均年增長率達100％以上，進入國內光通信器件制造商的前5名。
　  圍繞著上述目標，公司在未來將著力加強PLC技術平臺建設，利用PLC技術開發高端新產品，逐步代替傳統工藝產品，在低成本、高密度方面增強研發力量，繼續保持在PLC光通信芯片領域的國內領先地位，并進一步向相關產業延伸，進入物聯網核心傳感器的制造。
　  在具體項目方面，公司已開展下列技術項目的研發工作：
　  A. PLC晶圓加工技術研究：摸索新工藝和新方法，實現生產線的工藝穩定和參數可調，建立國內第一條產業化的PLC晶圓生產線，使其產能達到年產6英寸晶圓1.5萬片。并在此基礎上，研發物聯網用的核心器件——光電傳感器。
　  B. 針對PLC產品的封裝技術的開發和研究：不同PLC產品對封裝工藝的要求程度不同，尤其是功能性模塊中包括多個PLC器件，不同器件之間需要實現光連接；此外，模塊內需要考慮某些PLC器件的散熱問題，這都大大增加了封裝的難度。公司擬從難度較低的分束器封裝入手，積累經驗以逐步向高端PLC器件的封裝邁進。
　  C. AWG器件的開發：AWG器件是目前光通訊市場上PLC產品的主要應用之一，廣泛用于密集光波分復用（DWDM）系統中。但是該器件芯片的尺寸較大，對生產工藝要求較高，因此該芯片主要是由國外技術能力較強的幾家PLC芯片生產廠商提供，AWG器件芯片的開發成功可以填補我國該技術的空白，同時也標志著PLC技術水平步入世界先進行列。
　  D. PLC型光開關陣列器件的開發：光開關陣列也同樣是骨干網和城域網互聯的關鍵器件。PLC型光開關主要與AWG等PLC器件封裝在ROADM、WSS等功能性模塊中，由于每一個光開關采用熱光效應驅動，因而高通道光開關陣列功耗較大，必然導致模塊中溫度過高，影響其它PLC器件的性能和可靠性，因而需要對光開關陣列器件的功耗問題進行針對性的重點解決。