华芯半导体，铺设最快算力“高速公路”
□本报记者 钱宏斌
通 讯 员 林 露 黄宇峰
千级无尘车间VCSEL（垂直腔面发射激光器）光芯片制造区域，穿着防护服的员工利用电脑屏幕放大500倍，才可见芯片的形状、结构和镀金色彩。这是华芯半导体科技有限公司的核心产品，公司研发副总经理尧舜博士说，这种肉眼看不见的高速光通信芯片用于AI算力中心的传输系统，相当于算力中心内的“高速公路”。目前，华芯半导体研发生产的VCSEL光芯片每秒传输速度达到56G，出货量居全球第三、国内第一。
华芯半导体公司位于姜堰高新区，在企业全封闭生产车间外，公司董事长彭灵勇隔着透明玻璃向记者介绍，相对于LED（发光二极管）、LD（激光二极管）、DFB激光器等半导体元件，VCSEL具有低成本、低功耗、高速度等优良特性。华芯半导体拥有目前国内唯一的25G和56G VCSEL芯片垂直集成全产业链生产线。
“芯片是制造业皇冠上的明珠，VCSEL光芯片则是最亮眼的那一颗。由于制作工艺复杂，存在许多‘卡脖子’技术，这类芯片过去一直被国外行业巨头垄断。”彭灵勇说，华芯半导体投资数亿元购买了红光MOCVD、全自动清洗、光刻、湿法氧化、（下转02版）
华芯半导体，铺设最快算力“高速公路”
（上接01版）原子力显微镜、X射线检测仪等100多台套高端制造及检测设备，这些进口设备没有照搬照用，华芯科研团队根据自己的芯片制程工艺对相关设备进行改进，保证了自主掌握核心技术。如价值2000多万元的红光MOCVD设备，华芯科研人员优化气流模型，提高炉内气流的均匀性，保障了晶圆表面的结晶质量，还降低了使用成本。
“VCSEL光芯片制作总共有300多道工序，任何一个工序不合格都可能前功尽弃。”彭灵勇说，外延生长环节在红光MOCVD设备内完成，不同材料堆叠300多层后，厚度仅6至8微米，是一根头发丝直径的十分之一。每一层的材料性质和要求都不同，这就带来诸多技术难点，气流速度、温度、旋转速度等指标参数，都要经过上万次试验才能达到最佳，再将最佳参数组合编入软件程序，这样生长出来的外延片才会天衣无缝，这也形成了华芯独特的芯片制造工艺。
为打破国外巨头垄断，彭灵勇奔波在全球芯片产业集聚区，寻找与他拥有共同梦想的“芯”上人。在他的努力下，一批国内外高层次人才来到姜堰，形成了60多人的科研团队。
随着人工智能和高性能计算需求不断增长，计算、传输、存储等芯片迎来广阔的市场机遇，其中传输芯片决定算力的速度与稳定，其速度越快技术难度越大价格也越贵。受诸多因素制约，国内企业难以生产此类产品，国外巨头坐地起价。比如，在2021年之前，4×25G光芯片每颗售价13.5美元。2021年，华芯国内率先量产25G光芯片，保障了国内供应链安全，迫使国外行业巨头大幅降价。2022年，国外行业巨头推出4×56G光芯片，每颗定价45美元。华芯科研团队迎难而上，攻克芯片制程中多项关键核心技术，当年成功量产56G光芯片，迫使国外行业巨头继续降价。2023年，华芯加快研发步伐，瞄准112G光芯片攻关。目前，样品经通信企业试用，各项检测数据基本达标。接下来，华芯将尽快完成量产定型，实现对国外巨头的超越。
2019年以来，华芯从6G、10G、25G、56G光芯片一路追赶，直至现在即将实现超越。期间，企业每年研发投入约5000万元，设备和研发投入累计已达8亿元。企业先后取得37项国家专利，其中发明专利29项，并获评2021年度中国好技术。
“VCSEL光芯片需要不断迭代升级，在这过程中，每一步都在向国外巨头挑战！这种挑战的勇气来自国家战略需求，也来自每一位企业家的责任和担当。”彭灵勇说，华芯科研团队将继续攻关核心技术，铺设最快算力“高速公路”，为中国光通信行业发展贡献更多力量。