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打造光通信“中国芯”:烽火P-OTS芯片炼成史

2014-12-29 10:09
姚看江湖
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  芯片曾被形象地比喻为国家的“工业粮食”,是信息产业的核心,是所有整机设备的心脏。在计算机、消费类电子、网络通信、汽车电子等几大领域,芯片几乎起着生死攸关的作用。然而,我国芯片产业起步较晚,许多核心技术受制于人,关键设备、原材料等长期依赖进口。

  2013年,一则消息震惊了国人:来自海关的统计数据表明,2013年我国集成电路进口高达2313亿美元,超过石油进口排名高居首位。事实上,中国有十余年集成电路进口额超过石油,长期居各类进口产品之首。

  国际货币基金组织曾测算过,芯片1元的产值可带动相关电子信息产业10元的增长,带来100元的GDP增长。我国每年2000多亿美元的消耗量,带动全球20多万亿美元的GDP。然而,中国巨大的市场却并未给自己带来多少利润。我国每年生产占全球77%的手机,自主芯片却不到3%,全球半导体市场规模超过3000亿美元,而国内制造的芯片只占国内市场份额的不到10%。

  “只生产而不掌握核心技术,我国芯片业今后将面临更为严峻的挑战。未来5年是我国芯片产业‘生死存亡’的关键时期,这绝不是危言耸听。”国内某权威集成电路企业专家表示。

  严峻的现实表明,在信息通信领域,打造“中国芯”已成为产业由大变强的紧迫任务。芯片虽小,但其核心技术事关国家安全、网络安全和产业安全。对企业来说,芯片的研发更是关系到企业竞争与发展。国内有远见的系统设备商都建立了自己的芯片研发和生产体系,包括华为的“海思”、中兴微电子、大唐电信的联芯科技等。正如华为总裁任正非所言:没有芯片核心技术,总有一天会被国外供应商“断粮”,到那时我们必将不战自败。作为我国光通信发源地和核心技术的创造者,烽火通信对打造光通信“中国芯”多年来不遗余力,成果丰硕。“芯片是我们极其重要的核心竞争力,它关系到烽火未来的长远发展,因此对芯片的研发投入只会不断增加而不会减少。”烽火通信总裁何书平对记者说。

  自主创新开启SDH黄金十年

  芯片又叫集成电路,它是通过微细加工技术,把半导体器件制造在硅晶圆表面上获得的一种电子产品。实际上,它是将多达几亿个微小的晶体管连在一起,以类似用底片洗照片的方式翻印到硅片上的“集成电路”。晶体管极其微小,小到一根头发丝直径里能放下1000个,而制造出来的芯片只有指甲盖大小。

  设计一款芯片,科研人员首先要明确需求,确定芯片的“规范”,定义诸如指令集功能等关键信息,再设计出芯片电路“版图”,并将数以亿计的电路按其连接关系有规律地翻印到一个硅片上,至此,芯片设计才算完成。

  设计复杂,制造更难。现代集成电路芯片是采用硅材料来制造的,硅经过熔炼得到纯净的“单晶硅锭”,再横向切割抛光做成一个个晶圆,其制造过程就是把一个集成电路的设计版图,通过光刻、注入等程序和一道道复杂工序,最终赋予其各种功能而生产出来。

  事实上,芯片的设计与制造远比上面的描述要复杂得多,正因为如此,目前世界上只有极少数国家能够设计和制造,并作为核心技术来掌控。芯片自诞生以来,便成为信息产业的核心。

  纵观芯片的发展,基本遵循着摩尔定律的发展速度,即芯片上可容纳的晶体管数量每隔18个月就会翻一番。人们虽不确定未来是否会继续遵循这一规律发展,但可以肯定的是,芯片性能将不断提升,功耗和体积则会进一步下降。

  据烽火通信微电子部总经理杨志勇介绍,在上世纪90年代,传输技术已彻底完成了PDH时代向SDH时代的转型,SDH技术已经基本定型,其产品成为国家通信基础设施的建设重点。经过5年左右的技术积累、人才培育,烽火通信从战略考量的角度,于2001年成立了微电子部。依靠1996年以来积累的相关技术,烽火相继开发了2M映射、高低阶交叉、高低阶指针调整以及STM1/4/16帧处理器。从2000年到2009年,在SDH产品大规模布局各大运营商的黄金十年里,烽火研制的光系统芯片为降低整机设备成本、提升产品特别是低端产品核心竞争能力作出了巨大贡献,为这一次技术转型画上了一个圆满的句号。

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