做強中國高端光芯片打破技術(shù)封鎖與壟斷
——國產(chǎn)高端光芯片的追夢之路

□ 鄭莉穎

赴美訪問期間，章雅平參觀舊金山金門大橋。

關(guān)鍵技術(shù)的核心創(chuàng)新能力體現(xiàn)著一個國家的實力，能將一個國家的科技發(fā)展命脈牢牢地掌握在手里，從而可以打破國外的技術(shù)封鎖與壟斷，消除國外對中國企業(yè)的不公平制裁，保障國家經(jīng)濟的健康發(fā)展……2018年4月，“中興事件”充分印證了這一點。中國政府和領(lǐng)導人已經(jīng)充分認識到國內(nèi)當前的嚴峻形勢，正在全國范圍內(nèi)大力提倡科技創(chuàng)新，尤其是關(guān)鍵核心技術(shù)的自主創(chuàng)新。

在當今舉足輕重的通信領(lǐng)域，令國人尷尬的是，終端產(chǎn)品銷遍全球，核心的芯片設(shè)計與制作水平卻和歐美差距巨大，高端芯片的自給率為零，尤其是國產(chǎn)高端光芯片的商用率為零。

一直以來，中國半導體行業(yè)都處于極度落后水平，目前距世界先進水平至少落后了30年。盡管上世紀七八十年代，單個產(chǎn)品曾經(jīng)在實驗室取得突破性進展，但由于當時不具備市場化條件，在供應鏈全球化和國內(nèi)市場需求迅速增長后，國內(nèi)大量進口國外芯片，從而重創(chuàng)了國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的投入與自主發(fā)展。尤其是，2013年起，中國芯片進口額已經(jīng)超過石油進口額，導致了目前的絕大多數(shù)芯片嚴重依賴進口的危險局面。這直接影響到國家的戰(zhàn)略安全和經(jīng)濟的健康發(fā)展。

踏征途，行艱澀路

1962年7月，章雅平出生于一個高級知識分子家庭，父母均是浙江人。建國初期，父親從南京工學院（現(xiàn)東南大學）畢業(yè)后帶著滿腔熱血和建設(shè)新中國的豪情，與師范學院畢業(yè)的母親一起，奔赴祖國建設(shè)第一線。在山東淄博，他們?nèi)谌肓私▏蟮谝淮萍脊ぷ髡咴谥袊谝粋€氧化鋁廠的艱難創(chuàng)業(yè)生活。

童年和少年均處于“文化大革命”時期，章雅平經(jīng)常遇到學校停課，盡管父母會盡力抽出時間在家中對她進行適當?shù)闹R教育和輔導，但由于時間和精力有限，她還是缺少了系統(tǒng)性的知識學習。因此，章雅平的童年和少年時代是在對知識的極度渴求中度過的。

1976年，“文化大革命”結(jié)束，百廢待舉的中國迎來了曙光。此時，14歲的章雅平剛好在初中階段，正趕上全國上下“奮發(fā)學習，把損失的時間補回來”的文化學習高峰期。

到1977年，通往中國高等學府的大門在關(guān)閉了10年之后重新開啟，“文化大革命”后第一次高考在當年冬天拉開帷幕。在全國學校全面復課的新形勢下，章雅平如魚得水，全力投入到積極學習、備戰(zhàn)高考的行列之中。1979年7月，17歲的她順利通過高考，以優(yōu)異成績考入山東大學光學系。進入山東大學學習后，章雅平十分珍惜來之不易的學習機會，畢竟當時的高中畢業(yè)生的大學升學率只有4%，一類好大學的升學率還不足1%。而且，每個大學生需要至少4個工人/農(nóng)民的辛勤勞動來支持，因為當時不僅學費全免，還有助學金。

大學期間，章雅平不僅學習成績一直保持在全班一二名，而且是學校的田徑體育健將，每年都被評為校級三好學生。畢業(yè)時，由于品學兼優(yōu)，她被分配到當時位于北京的重要軍事單位國防科工委情報研究所。

激光武器的探路人

為了進一步提升自己的業(yè)務和知識水平，不甘平凡的章雅平在工作3年之后，于1986年9月考入軍內(nèi)最高學府國防科技大學攻讀碩士研究生，師從中國激光武器開拓者趙伊君院士。1989年碩士畢業(yè)后，章雅平回到原單位，之后負責863-410主題相關(guān)項目的國內(nèi)外技術(shù)情報研究，為該主題的研究項目確定、技術(shù)路線評估與制定作出了重要貢獻。

前往合作方進行設(shè)備考察

由于長期跟蹤國外技術(shù)發(fā)展水平，章雅平極為清楚國內(nèi)外的技術(shù)差距，萌生了去國外學習前沿技術(shù)的極度渴望。盡管大學畢業(yè)和研究生畢業(yè)后從未親自從事過一線的科研工作，而且已經(jīng)不再年輕，還有幼小的女兒，她還是決定力爭遠赴大洋彼岸的一切學習機會，在科研一線拼搏，為祖國的科技發(fā)展貢獻自己的才干。

1996年，是霍英東中英友好獎學金項目實施的最后一年。章雅平幸運地獲得了全軍僅有的兩個名額之一，遠渡重洋，前去英國曼徹斯特大學的工程、科學與技術(shù)管理學院訪問進修一年，學習國外先進的科技管理經(jīng)驗。她于1997年年底學成歸國。一年的旅英學習生活，開闊了她的視野，更加激發(fā)了她繼續(xù)深造的渴望。1998年，她幸運地獲得了英國諾丁漢大學的全額博士獎學金，重新開啟了她早已陌生的學生生活，主攻納米技術(shù)與半導體激光器。

章雅平的課題是當時世界上最前沿的技術(shù)研究課題之一。在她之前，承擔這個課題的一個歐洲籍博士生因為無法完成這個高難度課題被迫中途退出。這對于從未有過科研一線研究經(jīng)驗的她來說，可謂艱難重重。但面對這個期待多年的機會，36歲的章雅平只能背水一戰(zhàn)。攻讀博士的3年里，她放棄了所有的業(yè)余時間，夜以繼日地在實驗室里潛心研究與實驗。工夫不負有心人，在第一年的一門文化課考試中，她創(chuàng)造了系里博士生有史以來的最好成績92分，比第二名超出15分。這在英國的考試體系中是極為罕見的高分。按照英國考試體系，40分及格，70分優(yōu)秀，很少有人能得到80分以上成績，90分就更是鳳毛麟角了。為此，導師對她刮目相看，也對她有了更高的期待。

章雅平的博士課題要求她不僅能夠模擬設(shè)計先進的半導體激光器，還要有制作半導體器件的第一手實踐能力。這對于出國前沒有半導體器件實踐經(jīng)驗的她來說，無疑是一個巨大挑戰(zhàn)。她只好花費比常人更多的時間從最基本的半導體物理、器件與制作方面入手，自學必需知識，在實驗室里鍛煉自己半導體器件制作的基本功。終于，她成功地給導師實驗演示了光學掩膜重復套刻7層進行器件制作，各層間套刻總的對準精度在1微米之內(nèi)的高難度技能。

2001年9月底，章雅平用曼徹斯特大學最短的博士攻讀時間成功畢業(yè)。之后她被國際上著名的英國馬克尼公司的光器件分公司（Marconi Optical Components）選中，作為科學家入職公司的研究與發(fā)展事業(yè)部。章雅平知道這是入門國際一流大公司學習一流科研方法與技能的一個千載難逢的機會，因此她放棄了馬上回國的打算，決心把真正有用的技術(shù)學到手，將來貢獻給祖國的科技發(fā)展。

彌艱彌深，可調(diào)激光器問世

背靠大海 壯行未來

英國馬可尼公司的光器件分公司是當時國際著名的世界一流光芯片設(shè)計、制作與封裝全流程公司。該公司擁有光輝的發(fā)展歷程，全球許多最先進的III-V族有源發(fā)光器件均誕生于此。

2001年10月1日，滿懷激動、敬仰之情慕名而來，章雅平加入到了這支世界一流的研發(fā)團隊之中。此時正值全球電信行業(yè)泡沫發(fā)展的尾聲，全球在該行業(yè)一擲千金的日子正在接近崩潰。在章雅平加入到公司之前，可調(diào)激光器芯片項目的研發(fā)已經(jīng)開展了3～5年時間，耗資超過數(shù)億英鎊，但器件性能始終不理想，波長調(diào)諧圖扭曲變形，慘不忍睹，無法實現(xiàn)真正意義上的電流控制下的波長連續(xù)調(diào)諧。

在她入職不到半年時間，當年席卷歐美的電信泡沫終于破裂，公司急劇裁員，公司規(guī)模瞬間縮小一半。從未見過如此職業(yè)風暴的她當時有兩種選擇，一是領(lǐng)取一萬英鎊現(xiàn)金自愿離開公司，尋求其他發(fā)展；二是繼續(xù)留在公司里。她義無反顧地選擇了后者，因為她已經(jīng)對高端光芯片的研發(fā)產(chǎn)生了濃厚的興趣，也對公司的能力充滿希望。2002年2月，在全球光產(chǎn)業(yè)并購浪潮中，馬可尼光器件分公司被英國從事硅基光集成的波克海母技術(shù)公司收購（Bookham Technology Plc.）。此后不久，英國波克海母技術(shù)公司又收購了北美的北電公司（Nortel）的光器件分公司。此后，公司內(nèi)部進行了合并與重組，剔除了硅基光集成部門，重點發(fā)展可調(diào)激光器芯片和光模塊。

山東中芯光電科技有限公司的中堅力量

在章雅平尚未從公司巨大變故的驚濤駭浪中回過神來的時候，公司把可調(diào)激光器生長層模擬設(shè)計和芯片結(jié)構(gòu)模擬設(shè)計，以及與一線生產(chǎn)對接這一重大責任交給了僅入職半年的她。這在一般企業(yè)是很難想像的一種安排，也是當時特定時間和條件下的一種必然選擇，因為一些資深設(shè)計人員在公司并購的大潮中已經(jīng)選擇離開。盡管沒有商業(yè)光芯片產(chǎn)品設(shè)計經(jīng)驗，章雅平還是義無反顧地接受了這個關(guān)系到公司存亡的重大設(shè)計與產(chǎn)品研發(fā)項目。沒有經(jīng)驗是她的弱勢，但也意味著不會受到“經(jīng)驗”的約束。她利用自己光電子理論基礎(chǔ)強、商業(yè)設(shè)計軟件運用熟練的優(yōu)勢，很快進入狀態(tài)。不到半年的時間，通過借鑒北電的光芯片設(shè)計理念重新設(shè)計晶體生長層和量子井，特別是通過創(chuàng)新式地引入主動和被動生長層間的適當夾角，章雅平就徹底地解決了長期困擾公司前期資深設(shè)計人員的、由于內(nèi)腔反射引起的波長調(diào)諧圖混亂無序的難題，首次實現(xiàn)了可調(diào)激光器真正意義上的最佳功能性運作，促成了可調(diào)激光器的商業(yè)化生產(chǎn)。這一舉措使公司成為當時全球僅有的能實現(xiàn)這一先進光芯片規(guī)?；a(chǎn)與銷售的兩家公司之一，為公司的生存與持續(xù)發(fā)展做出了關(guān)鍵性的杰出貢獻。

深知國內(nèi)外在光芯片領(lǐng)域存在著巨大差距，章雅平自從實現(xiàn)了可調(diào)激光器的商業(yè)開發(fā)與規(guī)?；N售之后便離開了公司，期待著能有機會幫助自己國家在高端光芯片領(lǐng)域取得突破性進展，趕超國際先進水平。沒想到，這一等竟等了近15年。期間，她在數(shù)家國際一流光器件與子系統(tǒng)集成公司研發(fā)和制作了多種先進的光器件和集成子系統(tǒng)，并為歐洲航天局設(shè)計和生產(chǎn)了星載二氧化碳傳感器光芯片。2011年9月1日，在距離首次出國15年后，章雅平選擇了回國，執(zhí)教于英國諾丁漢大學分校即寧波諾丁漢大學，并兼任國際著名學術(shù)期刊主編。

當選科學中國人2017年度人物

盡管出國期間她幾乎每年都會短期回國探親，但回國后親自體會到國內(nèi)的巨大變化，還是對她震撼很大?；貒螅私虒W任務外，她積極參與了與國內(nèi)工業(yè)部門的合作，期望能在光芯片領(lǐng)域為改變國內(nèi)的落后局面做出貢獻。2014年，在一家合作公司的支持下，她被評為“浙江千人”特聘專家，并獲得西湖區(qū)325項目經(jīng)費500萬元，用于經(jīng)濟型可調(diào)激光器的商業(yè)開發(fā)。為此，她夜以繼日地投入到了開發(fā)設(shè)計之中，一人干起了正常情況下兩個人的全職工作量，終于在2016年獲得成功，填補了中國高端光芯片的商業(yè)研發(fā)空白，實現(xiàn)了中國高端光芯片的零突破。這一成就在全國范圍內(nèi)瞬間得到了廣泛的報道和宣傳，被評為2016年國內(nèi)光學領(lǐng)域十大產(chǎn)業(yè)技術(shù)。

然而令章雅平始料不及的是，種種原因之下，這一具有極大發(fā)展前景的項目竟然中途夭折。幸好在全國各地廣泛報道這一巨大成果之后，各路投資機構(gòu)紛至沓來，期望洽談合作發(fā)展。章雅平的追夢熱情被重新點燃。經(jīng)濟南市高新區(qū)政府的誠摯邀請和投資下，這一重大項目終于在2017年6月落戶濟南高新區(qū)，重獲新生，章雅平也于同年被評為“泉城特聘專家”（“5150”人才）。

重新組建的團隊是一支充滿理想和生機勃發(fā)的年輕隊伍，以80后為主力，集結(jié)了為光芯片事業(yè)獻身的一批有志之士。目前，以章雅平為核心的山東中芯光電科技有限公司正在為中國聯(lián)通、華為、中國科學院半導體研究所和眾多光傳感器公司定制適用于5G部署、城域網(wǎng)升級、國防保密通信、和眾多光傳感應用的可調(diào)激光器芯片、光器件和光模塊，將為高端光芯片、光器件、光模塊的國產(chǎn)化做出至關(guān)重要的貢獻，從而打破國外在這一領(lǐng)域的長期壟斷，保證國家的信息安全。