新闻中心

随着AI大模型、云计算与数据中心流量的爆发式增长，光通信产业正加速向高速率、高集成度演进。在这一进程中，光模块、光芯片往往占据聚光灯的中心，而支撑其性能的上游核心材料——氧化硅片，却鲜少被提及。事实上，从光纤到户的PLC分路器，到数据中心的光开关，再到5G前传的波分复用器件，氧化硅片作为关键衬底材料，直接决定着器件的传输损耗与长期可靠性。市场对厚氧化层硅片的需求正在快速上升，与此同时，高端氧化硅片国产化率仍然较低，这为具备厚层生长能力和稳定量产能力的企业留出了广阔的市场空间。

氧化硅片（广义上包括硅衬底上的二氧化硅薄膜材料、平面光波导基片以及绝缘体上硅SOI硅片等），是实现光信号传输、处理、分路、复用等核心功能的关键载体。在光通信领域，其应用主要集中在以下几个核心方向：

一、 PLC（平面光波导）器件

PLC（Planar Lightwave Circuit）技术是现代光纤通信（尤其是光纤到户 FTTH）的基石。通常以硅片为衬底，在其表面沉积二氧化硅薄膜作为包层和芯层，利用半导体光刻工艺制造复杂的微米级光波导网络。

• 光分路器（Optical Splitter）：广泛应用于PON（无源光网络）系统中，用于将一路光信号均匀分成多路（如1:8、1:32、1:64等），实现光纤到户的信号分配。  

• 阵列波导光栅（AWG，Arrayed Waveguide Grating）：用于波分复用（WDM）系统。AWG能够在一块二氧化硅芯片上实现数十甚至上百个不同波长光信号的复用（MUX）与解复用（DEMUX），大幅提升光纤的传输容量。

• 光开关与WSS（波长选择开关）：在重构光分插复用器（ROADM）中，基于氧化硅/PLC技术的波长选择开关能够灵活地对特定波长的光进行路由和切换。

二、 硅光子（Silicon Photonics）与高速光模块

随着AI大模型、云计算和数据中心（Data Center）流量的爆发，传统铜线和纯电芯片面临带宽和功耗瓶颈，硅光技术成为了行业主流。其中，以SOI（绝缘体上硅）或硅表面的二氧化硅绝缘层为基础的平台大显身手：

• 高速光收发模块（400G/800G/1.6T）：硅光芯片将激光器、调制器（如Mach-Zehnder或微环调制器）、光探测器等集成在同一个硅/氧化硅基底上。二氧化硅与硅之间巨大的折射率差使得光波导能够做得非常微小，从而实现极高的集成度和密集度。

• CPO（共封装光学）：在下一代AI算力集群的高密度交换机中，硅光芯片与交换芯片通过CPO技术紧密结合，氧化硅/硅基底承载了低损耗的光纤互连，显著降低了数据传输的能耗与延迟。

三、 光纤耦合与无源光学封装（V槽基片）

在光通信器件中，光纤与芯片之间的精确对准和固定至关重要：

• V槽基片（V-Groove Substrates）：通常在硅片或石英/氧化硅片上通过各向异性腐蚀刻出精密的V型槽，用于放置光纤阵列（FA）。这能够实现多根光纤与光芯片端面呈亚微米级的精准对准，是光模块封装中不可或缺的无源组件。

氧化硅片之所以在光通信中得到如此广泛的应用，主要归因于以下特性：

1. 极低的光学损耗：二氧化硅材料在光通信窗口（如1310nm和1550nm波段）具有极低的光吸收和散射损耗，保证了光信号的长距离传输。

2. 成熟的半导体工艺兼容性：氧化硅的制备（如PECVD、FHD等）和刻蚀工艺可以完美复用成熟的CMOS（互补金属氧化物半导体）制造产线，支持大规模、低成本的晶圆级量产。

3. 高热稳定性与机械强度：硅和二氧化硅组合具有优异的物理化学稳定性，能够适应光通信设备严苛的工业级环境考验。

4.在光通信应用中，氧化硅片与平面光波导（PLC）以及硅光子芯片的结构和光路设计紧密相关。以下是两张典型的原理说明图： 

• 1x32 PLC光分路器结构示意图

该图展示了基于二氧化硅平面光波导（PLC）技术的经典1分32光分路器（Splitter）的工作原理。输入端的一根光纤通过芯片上的波导网络（利用氧化硅薄膜微细加工而成），经过多级对称的分支结构将光信号均匀分成32路，由右侧的光纤阵列输出。

1x32 PLC 光分路器原理示意图. 资料来源：Medium

• 硅光子收发芯片与光路系统架构图

该图展示了硅光子芯片（左侧红色框内，基于绝缘体上硅SOI平台或硅/氧化硅复合介质）与电子芯片的集成架构。图中清晰标出了基于二氧化硅/硅微纳波导的马赫-曾德尔调制器（MZM）、光栅耦合器（Grating coupler）以及锗光探测器（Ge PD），它们共同实现了高速光电信号的转换与调制。

硅光子收发芯片与光路系统架构图. 资料来源：ResearchGate

然而，这一材料的制造门槛同样极高。氧化层厚度直接关系到光场限制能力和器件性能——厚度越厚，质量越高越能满足光开关、光衰减器等器件对光学设计的严苛要求。但厚层生长并非简单“长厚就行”：氧化层越厚，生长过程中的应力控制、厚度均匀性、温度与流体控制、折射率匹配、表面缺陷密度等控制难度呈指数级上升。

更为关键的是颗粒控制。在纳米级集成光子芯片和平面光波导制造中，微小的表面颗粒会引发米氏散射或瑞利散射，导致光能量泄漏、插入损耗剧增；颗粒还会遮挡曝光光源，造成波导图形畸变和相位误差，恶化信道串扰；在光纤与芯片耦合环节，颗粒会撑开间距或导致倾斜，造成巨大的耦合损耗。随着芯片向高密度、大集成方向发展，颗粒数越多，晶圆级良率呈指数级下降；在高光功率运行下，残留颗粒还可能吸收光能产生局部热点，引发光学损伤，降低器件长期寿命。因此，控制极低的表面颗粒数（通常要求达到洁净室Class1甚至更高标准），是保障光信号低损耗、高带宽稳定传输的前提。

面对这一技术门槛，宇腾科技深耕半导体外延材料领域多年，在光通信厚氧化层外延硅片方向形成了完整的产品布局。公司核心技术源自台湾半导体资深团队，具备自主核心技术，在厚氧化层外延生长工艺上处于行业领先水平，形成了较高的技术壁垒，填补了国内高阶厚层硅光外延材料领域的空白。现阶段公司已在我国率先实现硅光外延片的规模化量产，具备完整的量产产线与稳定供货能力。公司关键生产设备采用进口设备，具备成熟的设备调试与工艺适配能力，并积累了扎实的量产经验，已获得国内外客户量产订单。目前公司可提供6/8/12英寸氧化硅片，氧化层最大厚度可达30微米，主要应用于MEMS及光通领域。在工艺控制上，公司通过持续优化生长工艺，不断提升氧化层厚度的均匀性和表面质量，确保产品的一致性与稳定性，能够满足光互联芯片等高端应用对厚层材料的严苛需求。除厚氧化层硅片外，公司同时深耕第三代半导体氮化镓外延材料，产品覆盖GaN on Si、GaN on SiC、GaN on Sapphire等多种衬底类型，可提供4/6/8英寸外延片，同时正在布局12英寸外延片，产品应用于射频、功率 、μLED等方向，与厚氧产品共同构成公司的核心产品布局。

氧化硅片虽不直接出现在终端产品中，却是光通信产业链不可或缺的一环。随着光通信产业国产化进程不断深化，宇腾科技将继续以厚氧化层外延硅片为切入点，持续深耕材料工艺，持续扩建产能，致力于为光通信器件客户提供稳定可靠的上游材料支撑。同时，公司也将持续加码氮化镓外延材料的研发与产业化，推动厚氧与氮化镓两条产品线协同发展，聚焦核心技术突破，以扎实的材料能力服务产业链上下游，助力国内光通信产业高质量发展。