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經(jīng)過(guò)兩年、十余次的設計和工藝迭代，國科光芯（海寧）科技股份有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)：國科光芯）在國內首個(gè)8英寸低損耗氮化硅硅光量產(chǎn)平臺，實(shí)現了傳輸損耗-0.1 dB/cm（1550 nm波長(cháng)）級別氮化硅硅光芯片的量產(chǎn)，工藝良率超95%。

氮化硅硅光芯片量產(chǎn)流片良率分布

相對于傳統硅光技術(shù)，氮化硅材料具有損耗低、光譜范圍大、可承載光功率大等突出優(yōu)點(diǎn)。此外，氮化硅硅光芯片也是優(yōu)異的多材料異質(zhì)異構平臺，可集成磷化銦（InP）、鈮酸鋰（LiNbO?）等材料，實(shí)現應用更為廣泛、成本更低的新型集成平臺?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，氮化硅硅光已經(jīng)廣泛應用于數通光通信、空間光通信、激光雷達、生物傳感、光量子計算、虛擬現實(shí)等領(lǐng)域，在國際上高水平研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化成果層出不窮。

技術(shù)優(yōu)異的光學(xué)級氮化硅材料的沉積是該技術(shù)的關(guān)鍵，其難點(diǎn)在于解決厚薄膜沉積、高應力龜裂、光學(xué)質(zhì)量、可靠性等技術(shù)問(wèn)題，尤為困難的是在量產(chǎn)平臺實(shí)現高良率的穩定生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)逾20年的積累，國際公司在IP和工藝方面已經(jīng)構建了強大的技術(shù)壁壘。為實(shí)現該技術(shù)的突破，國科光芯團隊于2018年開(kāi)始布局氮化硅硅光的研發(fā)：一方面，通過(guò)良好的國際合作，獲得了相關(guān)的IP授權和工藝轉移；另一方面，通過(guò)自主研發(fā)以及和多家國內領(lǐng)先機構的合作，在芯片設計、工藝、封測和系統方面做了堅實(shí)的底層技術(shù)布局和積累。

2021年，考慮到設備工藝基礎和技術(shù)開(kāi)發(fā)能力等因素，在關(guān)鍵的芯片工藝方面，國科光芯選擇與國內某知名半導體廠(chǎng)商開(kāi)始進(jìn)行氮化硅硅光量產(chǎn)CMOS工藝的合作開(kāi)發(fā)。由于薄氮化硅材料難以實(shí)現硅光芯片的高度集成，行業(yè)內通常采用厚度100 ~ 200 nm左右的薄氮化硅材料制作硅光芯片，但因為應力過(guò)大，在過(guò)厚的氮化硅材料沉積過(guò)程中又非常容易發(fā)生龜裂，使得實(shí)現量產(chǎn)工藝極其困難。而國科光芯采用了多層氮化硅的工藝技術(shù)，經(jīng)過(guò)十余次的設計和工藝迭代，僅僅用了2年的時(shí)間就實(shí)現了量產(chǎn)工藝突破，這在國內實(shí)屬首次。國科光芯此次開(kāi)發(fā)實(shí)現了等效厚度約500 nm的厚氮化硅硅光工藝，薄膜的厚度均勻性達±2.5%，實(shí)現-0.1 dB/cm級別甚至以下的傳輸損耗，以及高達95.1%的高良品率。該技術(shù)成果也將大大提升氮化硅硅光芯片的流片速度——通常在國外流片需要1年以上，而現在不到2個(gè)月即可完成流片。

氮化硅硅光晶圓

氮化硅硅光芯片

在實(shí)現氮化硅高良率量產(chǎn)工藝的打通后，國科光芯將聯(lián)合合作伙伴加快相關(guān)芯片產(chǎn)品的量產(chǎn)，目前在FMCW激光雷達、集成化相干激光器等應用領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現了樣片驗證。今后，國科光芯將繼續開(kāi)發(fā)更低損耗、更高品質(zhì)的氮化硅硅光芯片工藝，擴展更廣、更高精尖的應用領(lǐng)域，打造國際領(lǐng)先的氮化硅硅光生態(tài)。