高端光芯片国产化势在必行，「XYTech (芯耘光电)」 研发100G及以上速率的光芯片

当前的信息世界是建立在以二三极管、电阻电容等为代表的电子方案基础之上的，但受限于半导体工艺，趋肤效应、量子效应等因素，进一步微型化、低能耗、高密度、高性能化面临很大的挑战。用光子替代电子作为信息的载体，目前来看是有可能解决这些问题的方案之一，被认为未来在通信、存储领域，将产生重大的推动作用，备受关注。硅光子技术则是其中最为接近产业化的一种，目前全球都处在整个硅光产业爆发增长的前夜，当前仅有少数几家美、日公司完成了产品研发并有一定规模的出货量。

我们此前报道的XYTech(芯耘光电) 就在从事这方面的创业，公司专注于100G及以上速率的光芯片及光子集成技术开发，设计和制造。目前已经推出了传输距离为10公里、40公里的产品方案，100G的硅光芯片正在研发中，预计将于2018年推出样品。

原理上来说，光通信利用了光全反射的原理，当光以一定的角度注入，光便可以在光纤中形成全反射，从而达到长距离传播的效果。相比于其他的传播方式，光通信可以做到大容量、长中继距离、价格低，因此在宽带、通信基础设施中被广泛应用。一般来说，通信时将电信号转换成光信号，然后调制到激光器发出的激光束上，过光纤传递，在接收端接收并转化为电信号，经调制解调后变为信息。从这里可以推出，光通信领域主要的硬件可以分为系统设备、光纤光缆、光模块三大部分。其中，光模块里面的光器件主要实现光电信号的相互转换。

行业数据显示，光芯片在光模块中也是成本占比最高的。有数据显示，低端产品中光芯片成本占比在30%左右，中端产品占比在50%左右，高端产品占比可达70%。众所周知，通信网络的应用场景不同，传输距离也不相同。接入网一般只需要10KM左右的传输距离，城域网需要80-120KM左右，骨干网则往往需要达到500KM以上，而不同的传输距离，采用不同的调制方式，往往需要不同的光芯片进行支持。当前，随着传输速率和传输距离的提升，对光芯片的性能要求也在提升。

得益于通信行业的高速扩张，对光芯片国产化的重视程度也不断提升，近年来已经取得了一定的效果，如10Gb/s速率的光芯片国产化率接近50%，但25Gb/s速率及以上国产化率不超过5%，严重依赖于新博通、MAOM、三菱、住友、Oclaro等美日公司。数据分析，2015年仅华为和中兴在主流光模块厂商的采购额保守合约已达6.3亿美元。而一旦遇到禁售，往往很难应对。因此，近年来诸如海思、光讯等国内知名公司和包括XYTech(芯耘光电)等在内的初创公司也都开始进行相关产品研发。

光芯片的研制过程可进一步分解成为三个环节，分别是外延材料设计、外延材料的生长以及后端工艺制备。外延材料设计是指借助模拟仿真软件设计出满足应用需求的芯片外延结构。外延材料的制备是指利用相关方式生长出满足设计要求的外延材料，其质量往往是影响光芯片性能的重要因素。后端工艺制备则是利用半导体相关工艺，将外延材料制作成具有一定表面结构的光芯片。

此前，光芯片主要以砷化镓等三五族 （III-V）元素为生长材料，成本很高，XYTech(芯耘光电) 则希望使用硅基材料实现光波导和芯片。这方面，XYTech(芯耘光电)的团队成员曾参与过早期第一代互联网基础架构、移动手机的射频芯片方案设计，积累了丰富的高速射频及太赫兹射频集成电路设计和半导体工艺方面的经验。

创业之初，XYTech(芯耘光电）就做过分析，随着4G网络升级到5G，100Gb/s速率的光模块数量会大幅提升，国产光芯片的产业进度将有可能直接影响我国5G网络的部署进程。XYTech(芯耘光电)告诉36氪，团队经过8个月的研发，已经完成了100G光器件套片的研发，产品实际性能与设计性能十分接近，完全满足设计指标，且同时解决了量产难题。目前的产品主要有4 X 25G、 4X28G、等规格，传输距离可达到10公里、40公里，适用于接入网、城际网，样品已经送至设备商进行板级测试和验证，预计今年四五月前后完成量产的全部准备。此外，单波100Gb/s速率的光芯片正在研发中，预计将于2019年完成。

XYTech(芯耘光电)认为中国是全球最大的光通信市场，即将到来的5G投资会激发国内100G市场的爆炸性需求，目前公司正积极地和产业链上下游企业开展合作，布局相关的产业机会。

团队认为，硅光子技术的成熟，不仅仅意味通信市场和数据中心市场的巨大机会，团队也有计划未来以硅光技术作为平台切入到下一代车载激光雷达、消费类MEMS光传感器，高速光交换芯片，高性能光计算芯片等领域。

目前，XYTech(芯耘光电)组建了将近30人的核心团队。核心成员来自中/美/欧顶尖半导体和光通信企业及相关行业学术机构人才。CEO 夏晓亮在半导体行业有超过15年的从业经验，创办XYTech(芯耘光电)之前曾在一家从事CMOS射频微波芯片企业负责中国区的相关光通信和电信市场业务。核心高管余永锐毕业于加州大学圣巴巴拉分校，获得电子电气工程博士学位，一直从事射频微波和超高速光通信芯片项目开发，是全球最早的10G/40G/100G光通信芯片的设计者之一，其论文和IEEE核心会议邀请发表文章超过100篇。

根据最近发布的《中国光电子器件产业技术发展路线图(2018-2022 年)》中提到，到2022年，实现 400G 速率以下产品所用核心光电芯片50%的国产化，市场占有率提升到 70%，1T+ 速率光收发模块产品实现市场突破。我们简单测算，仅考虑光通信和消费电子两个领域市场，光芯片全球市场规模在 2017 年达到 32.4 亿美元，到 2020 年将增长至 61.5 亿美，复合增速为 23.8%。