1  立项重大意义

光纤通信网络已经成为当今世界信息传送的基石。 随着网络的进一步发展和市场对通信带宽的需求增加，整个通信网络中到用户的最后十千米与最后一千米这一部分，即接入网部分也正在光纤化，因此，光纤到户是当前光纤通信网络发展的重要方向。近年来日本和韩国发展迅速，美国和欧洲也在这两年开始起步发展。我国“十一五”规划明确提出：“加强宽带通信网、数字电视网和下一代互联网等信息基础设施建设，推进三网融合”。光纤到户将是三网融合并解决最后十千米与最后一千米带宽瓶颈的最好方式。我国电信运营商都提出了大规模发展的规划。 光纤到户主要采用 PON网络技术，这其中需要大量低成本的光分路器等光无源器件，因此，光分路器是光纤到户不可或缺的器件，并随着光纤到户的推广，有着极大的市场需求量。 传统制备光分路器的技术主要为光纤熔融拉锥技术。其特点是：技术成熟、简单。缺点是对分配路数过大时，器件尺寸过大，成品率下降，单路成本上升，在分路功分均匀性方面，也会劣化。所以，基于光纤熔融拉锥技术的光分路器制备技术已经不能够适应市场需求。

从光器件的发展角度可以看到，平面集成光路（PLC）技术已经成为大规模制备高性能和低成本光分路器的主流技术。它是采用 PLC 技术，制作出光分路器芯片，再与光纤阵列耦合封装，完成光分路器的制备。其特点是：器件尺寸小，成本相对要低，分路均匀性好，与此同时，技术门槛相对要高，特别适合制作多路数光分路器，适合大批量生产。它可以保证光器件的小型化、低成本、高性能。分析 PLC 技术，可以看到，玻璃基 PLC 技术在设备投入、制作成本等方面具有极大的优势，是制作光纤到户所需的低成本光分路器等光器件的最优选择。

国际上，PLC技术已经广泛应用于小型化、高性能的光器件制作和生产，特别是光分路器芯片。然而在我国，现实是我们已经成为 PLC 的封装大国，但对光分路器等光器件的制作也仅限于器件耦合封装等下游产业链，尚无一条 PLC 芯片生产线，PLC 核心器件芯片完全依赖进口。这其中存在的问题是，PLC 器件的核心制备技术掌握在外方，这已经导致目前器件的主要成本控制受限在芯片，与此同时，这也导致进一步向高端集成芯片发展的技术支撑缺失，严重阻碍我国在PLC 应用方面的发展。

为此，针对 PLC 器件上游产业链，建立拥有自主技术的 PLC光分路器芯片生产线，对我国具有极其重要的经济价值和社会价值。

PLC分路器芯片制造工艺主要有PECVD（等离子体增强化学汽相淀积） 、FHD（火焰水解沉积）和离子交换等，前二者用的基板材料为硅基二氧化硅，后者用的基板材料为玻璃。AWG芯片主要以硅基二氧化硅光波导制作， 而分路器芯片可以在硅基二氧化硅波导或者玻璃波导上制作。 其中， 制作采用离子交换玻璃波导PLC芯片国内已有数所高校在进行研究开发，样品已经过技术鉴定达到同类产品国际先进水平。该项成果突破了从玻璃材料、制备设备、工艺条件到芯片设计全方位的核心技术，掌握了掩埋型低损耗和低偏振相关特性PLC芯片的核心制备技术（已授权5项发明专利） 。该技术的特点是投资少、设备运转和维护费用低、工艺条件简单，所制作的光无源器件传输损耗低、偏振相关特性小、与光纤的匹配耦合损耗小、环境稳定性好、制造成本低，非常适合于我国当前对PLC生产线的需要，可以用于生产低成本的光纤到户所需的集成光分路器芯片。进一步地进行中试研发，解决适应于生产的核心技术，将可以实现PLC光分路器芯片的批量生产。 事实上，除了可以用于制作光分路器芯片外，玻璃基 PLC技术还有着其它广泛的应用前景，如可以应用于研发制作环境检测所需的光传感器等。

2  平面集成型光分路芯片核心技术产业化攻关内容及目标

2.1  研究内容

（1） 适用于批量化生产的用于离子交换用高质量玻璃材料

研究解决玻璃材料的高品质熔炼及可行玻璃配方。

（2）适用于批量化生产的玻璃基离子交换设备

研究具有大恒温区，特别需要考虑适应 6 英寸及以上玻璃圆片制造设备；需要便于操作，甚至具有一定自动化能力。

（3）具有可重复、高成品率的工艺过程

结合玻璃材料、工艺设备，详细掌握工艺条件对器件制作的各种影响，研究银线产生机制并解决其影响，解决芯片制作中的一致性、均匀性等技术。

（4）具有紧凑结构的PLC 光分路器设计、仿真技术

需要考虑满足器件芯片进一步缩小的需要。

2.2 研究目标

在现有研究基础上，完成中试研究，建立具有自主知识产权的玻璃基 PLC光分路器芯片生产线，可年产芯片 20～100 万片，并可根据市场的需要逐步扩大生产能力。关于 100万片的设计，是考虑 2009年国内封装量约为 300万片。100 万片，意味每月约 8～9 万片，每天要完成 6 英寸片 10 片。这对于一条中试线来说，已经是一个相当大的量了。对应于产值约为 1.5～2.5 亿。

3   技术、经济效益、推广应用及产业化前景

3.1   技术、经济、社会效益分析

（1）技术效益分析

通过本计划的实施，我国将全面掌握 PLC 芯片的制造与相关器件的设计技术，建成第一条PLC 芯片生产线，其中的核心技术（包括 PLC 衬底材料、PLC 关键设备、PLC 制作工艺等）将完全拥有自主知识产权，解决目前基于 PLC 的光分路器芯片完全依赖进口的问题，同时为进一步研发 PLC 集成芯片提供技术支撑，使我国在相关行业的综合竞争力明显提高。

（2）经济效益分析

① 通过掌握并建立具有完全自主知识产权的 PLC 技术，可以使我国在 PLC 器件产品市场中 的地位从简单的芯片封装更广泛地扩展到高端的芯片制造， 在解决目前 PLC 光分路器芯片完全依赖进口的问题同时， 更重要地是， 将可以利用玻璃基 PLC 技术的成本优势， 强化芯片市场占有率，对 PLC 器件产业链整体市场的增值将达到十亿规模，甚至更高。

② 本专项自主研发的玻璃基 PLC 核心制造设备成本低，可以解决高成本设备引进所带来的
巨大市场风险。

③ 本专项 PLC 原材料可以完全国产化，成本低，一方面降低成本，一方面消除对进口的依赖风险。

（3）社会效益分析

本专项利用自主研发的 PLC 技术，将可以填补我国在 PLC 生产线方面的技术空白，同时结合玻璃基 PLC技术的低成本优势，将可以有效提高我国在 PLC集成器件市场上的地位和竞争力，为进一步研发 PLC 产品提供产业技术保障，为行业的可持续发展奠定基础。

3.2  推广应用与产业化前景

本专项所涉及的原材料制作、关键技术设备制备都可以在国内技术完成，无论是初期设备投入成本还是后期材料成本与设备维护成本均较低，在完成中试后，非常适合目前市场的低风险投入。与此同时，在保证产品质量同时，由于具有成本优势，本专项的技术将具有非常强的产业化竞争力。

3.3  项目实施的风险分析

（1）技术风险

本专项所基于的 PLC 技术中涉及的基本材料、设备和工艺技术已经掌握，相应的 PLC制作技术已经建立。目前主要是需要通过中试研究，解决大规模生产线所涉及的技术一致性、稳定性和重复性以及工艺容差问题，技术风险已经非常低。

（2）产业政策风险

三网融合和物联网是国家战略性发展的技术，信息产业未来发展的核心内容。本专项为建设和发展基础网络所需要的关键性器件。与此同时，项目推动自主设备研发，也是国家所鼓励的产业技术发展方式。为此，本专项不存在产业政策风险。 

（3）市场竞争风险

随着光纤通信网络的进一步发展， 基于 PLC 技术的光器件在通信系统中所发挥的作用将越来越大，其中光分路器已经以 PLC 技术为主。所以市场对 PLC 芯片的需求将是越来越大。本专项所研发建立的 PLC 技术，将可以用于生产性能指标完全满足要求、成本更有竞争力的 PLC 芯片，所以在市场中必然是具有巨大竞争力和生命力的。目前的主要竞争风险是时间。需要能够尽快建立基于此 PLC技术的生产线，利用市场发展机遇占据更优的竞争地位。

另外，本专项的 PLC 技术还可以用于研发除光分路器外的其它光通信器件芯片，以及光传感芯片，具有巨大应用前景。

（4）资金筹集风险

目前国内已有多家光通信器件企业看好 PLC 技术，在国家产业引导下，本专项所需产业化资金是有保障的。

（5）人才风险

国内在玻璃基 PLC 方面已开展多年研究，特别通过产学研结合，掌握了相关的核心技术，同时培养了一批相关工艺和设计人才，与此同时，相关光通信器件企业在产业化方面具有相当完备的人力资源。所以项目所需要的人才风险是非常低的。

综上所述，本专项围绕 PLC 芯片制造产业化技术进行研发是可行的。

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