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北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)-光學(xué)MEMS微鏡陣列制造技術(shù)工藝開發(fā)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 賽微電子    2024-03-23

1、項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目總投資 49,867.87 萬(wàn)元，實(shí)施主體為北京賽萊克斯國(guó)際科技有限公司。本項(xiàng)目依托公司多年的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)和豐富的技術(shù)儲(chǔ)備，攻關(guān) 3D 結(jié)構(gòu)的 MEMS 光開關(guān)器件生產(chǎn)工藝，即 MEMS 微鏡陣列制造工藝，積極探索、創(chuàng)新行業(yè)前沿技術(shù)，加快推動(dòng) MEMS 光開關(guān)器件產(chǎn)品換代升級(jí)以及拓展產(chǎn)品在城域網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)行業(yè)快速發(fā)展。

2、項(xiàng)目實(shí)施的必要性

（1）積極探索行業(yè)前沿技術(shù)，推動(dòng)行業(yè)快速發(fā)展

在全球信息和數(shù)據(jù)快速增長(zhǎng)的大背景下，終端產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量每隔幾年就會(huì)實(shí)現(xiàn)翻倍增長(zhǎng)，當(dāng)前的基礎(chǔ)電子通訊架構(gòu)漸漸無(wú)法滿足快速增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)量的傳輸需求，光通信逐漸崛起。

光通信技術(shù)廣泛應(yīng)用于通信、數(shù)據(jù)中心、寬帶接入等相關(guān)領(lǐng)域，其中光網(wǎng)絡(luò)是光通信的基石，光學(xué)開關(guān)技術(shù)對(duì)當(dāng)前和未來(lái)的全光通信網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要。為了實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)，光學(xué)設(shè)備的需求量日益增加，具體包括發(fā)射器、接收器、光纖、光放大器、復(fù)用器、解復(fù)用器、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器、光交叉連接等，其中光交叉連接（OXC，也被稱為矩陣光開關(guān)）是用于構(gòu)建光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵組件之一。

光交叉連接是一種具有多個(gè)輸入和輸出端口的設(shè)備，用來(lái)在光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處將光纖信號(hào)（或其各波長(zhǎng)信號(hào)）與其他光纖的信號(hào)進(jìn)行可控的連接和再連接。在光纖通信系統(tǒng)中，光開關(guān)（Optical Switch，OS）主要用于光路中實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的物理切換或其他邏輯操作，多作為切換光路的關(guān)鍵器件用于光交叉連接 OXC 技術(shù)中。

光開關(guān)可以基于不同的原理，如電光、熱光、聲光和微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)，基于 MEMS 微鏡陣列的 3D MEMS OCS 已經(jīng)成為主流的發(fā)展方向。MEMS技術(shù)制作的光開關(guān)集成機(jī)械結(jié)構(gòu)、微驅(qū)動(dòng)器和微光元件，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、易于擴(kuò)展，比機(jī)械式光開關(guān)和波導(dǎo)型光開關(guān)具有更好的性能，具體包括：

①低插損、小串音、高消光比、重復(fù)性好、響應(yīng)速度適中；

②與波長(zhǎng)、偏振、速率及調(diào)制方式無(wú)關(guān)；

③壽命長(zhǎng)、可靠性高；

④可擴(kuò)展成大規(guī)模光交叉連接開關(guān)矩陣。

此外，MEMS 器件的高批量生產(chǎn)、良好的重復(fù)性和集成性能，使得光開關(guān)制造成本更低，有助于降低設(shè)備和運(yùn)營(yíng)成本。

MEMS 光開關(guān)分為 2D 數(shù)字型和 3D 模擬型兩種結(jié)構(gòu)，2D 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制容易，但端口數(shù)限制較大；3D 結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于交換端口數(shù)多，可實(shí)現(xiàn)上萬(wàn)端口數(shù)的交換能力，缺點(diǎn)則在于控制機(jī)理和驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，控制部分的成本較高。隨著光網(wǎng)絡(luò)的容量急劇增加，3D 結(jié)構(gòu)的 MEMS 光開關(guān)是后續(xù)光交換器發(fā)展的必經(jīng)之路。

本研發(fā)項(xiàng)目致力于研發(fā) MEMS 微鏡陣列 3D 結(jié)構(gòu)的微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）光開關(guān)，通過(guò)積極探索和創(chuàng)新行業(yè)前沿技術(shù)，優(yōu)化數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中的光信號(hào)控制與交換，推動(dòng)行業(yè)快速發(fā)展。

（2）拓展光學(xué) MEMS 業(yè)務(wù)領(lǐng)域，緊抓市場(chǎng)發(fā)展機(jī)遇

光開關(guān)技術(shù)作為新一代的光學(xué)交換技術(shù)，在光通信、數(shù)據(jù)中心、光計(jì)算、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。5G 的廣泛部署帶動(dòng)數(shù)據(jù)規(guī)模快速增長(zhǎng)，加速了數(shù)據(jù)中心建設(shè)，光開關(guān)市場(chǎng)具有巨大的增長(zhǎng)潛力。根據(jù) Future Market Insights的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì) 2023 年全球光開關(guān)市場(chǎng)將達(dá)到 69.25 億美元，到 2033 年可能增長(zhǎng)至 196.64 億美元，2023-2033 年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá) 11%。

MEMS 光開關(guān)是光開關(guān)產(chǎn)品中應(yīng)用最為廣泛、需求量最大的產(chǎn)品之一，與機(jī)械式光開關(guān)相比，MEMS 光開關(guān)性能更優(yōu)，在光通信領(lǐng)域更具市場(chǎng)潛力，可廣泛應(yīng)用在光通信系統(tǒng)中的光網(wǎng)絡(luò)保護(hù)、光路實(shí)時(shí)監(jiān)控、光纖測(cè)試、光器件測(cè)試、光傳感、光分插復(fù)用、光交叉連接設(shè)備等領(lǐng)域。隨著 5G 時(shí)代到來(lái)，全球5G 基站建設(shè)速度加快，光通信領(lǐng)域?qū)ο嚓P(guān) MEMS 器件的需求快速增長(zhǎng)，MEMS 光開關(guān)預(yù)計(jì)將在光開關(guān)市場(chǎng)中占據(jù)更高的份額。

根據(jù) Yole 的數(shù)據(jù)，全球 MEMS 光學(xué)器件 2022 年的市場(chǎng)規(guī)模約為 7 億美元，到 2028 年將增長(zhǎng)至 13.04 億美元，2022-2028 年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá) 10.93%，是各類 MEMS 器件中市場(chǎng)規(guī)模增速最快的三類之一。在原有的 MEMS 光開關(guān)市場(chǎng)的基礎(chǔ)之上，近期大模型及 AI 浪潮刺激了新一輪的算力擴(kuò)張，有望催生增量的 MEMS 光開關(guān)需求。以谷歌為例，2023 年 12 月7 日，谷歌推出原生多模態(tài)大模型 Gemini 1.0，同時(shí)推出全新的面向云端 AI 加速的 TPU v5p 芯片。

OCS（光電路交換機(jī)）可以幫助超級(jí)計(jì)算機(jī)輕松地動(dòng)態(tài)重新配置芯片之間的連接，有助于避免出現(xiàn)問(wèn)題并實(shí)時(shí)調(diào)整以提高性能，是數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的重大變革，而谷歌 OCS 的核心即在于 MEMS 反射鏡組件，預(yù)計(jì) MEMS光開關(guān)將迎來(lái)新的增量需求。

本項(xiàng)目基于公司現(xiàn)有的工藝技術(shù)積累，通過(guò)攻關(guān)微鏡陣列釋放、階梯式電極制造等技術(shù)難點(diǎn)，進(jìn)行 3D 結(jié)構(gòu)的 MEMS 光開關(guān)器件生產(chǎn)工藝研究，可以加速推動(dòng)光開關(guān) OXC 產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化以及在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

同時(shí)，光學(xué)器件是 MEMS 的一大基礎(chǔ)重要類別，本項(xiàng)目的實(shí)施有利于公司積累光學(xué) MEMS 領(lǐng)域的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)，為開發(fā)各類潛在的光學(xué) MEMS 產(chǎn)品奠定基礎(chǔ)，豐富公司代工的 MEMS 器件種類，逐步向光學(xué) MEMS 領(lǐng)域擴(kuò)展，緊抓市場(chǎng)發(fā)展機(jī)遇，加快公司的發(fā)展步伐。

（3）增強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)能力，提升公司核心競(jìng)爭(zhēng)力

核心技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)能力是企業(yè)保持競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。盡管 MEMS 行業(yè)已發(fā)展多年，但行業(yè)內(nèi)仍不斷出現(xiàn)顛覆性的技術(shù)和應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外廠商通過(guò)持續(xù)加大投入加強(qiáng)自主創(chuàng)新。MEMS 技術(shù)在制造工藝方面要求也非常高，包括納米級(jí)別的加工和控制等。為了保持在 MEMS 行業(yè)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)力，行業(yè)參與者需要不斷創(chuàng)新研發(fā)制造工藝，提高生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

本研發(fā)項(xiàng)目計(jì)劃突破光學(xué) MEMS 在光刻、種子層沉積、電鍍、化學(xué)機(jī)械研磨以及鍵合、SOI（Silicon-On-Insulator，即絕緣襯底上的硅）器件技術(shù)工藝的難點(diǎn)和痛點(diǎn)，項(xiàng)目成功實(shí)施后會(huì)顯著提升公司 MEMS 工藝開發(fā)能力，增強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)能力，提升公司核心競(jìng)爭(zhēng)力。

同時(shí)，目前公司用于激光雷達(dá)的單一 MEMS振鏡的量產(chǎn)能力和質(zhì)量已初步獲得市場(chǎng)認(rèn)可，在此基礎(chǔ)上，公司進(jìn)行陣列式微鏡工藝項(xiàng)目的研發(fā)將進(jìn)一步深化光學(xué) MEMS 器件的產(chǎn)業(yè)化能力，優(yōu)化公司產(chǎn)業(yè)布局，為未來(lái)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

綜上所述，公司通過(guò)本項(xiàng)目可積極探索行業(yè)前沿領(lǐng)域、攻克科研瓶頸，可緊抓市場(chǎng)發(fā)展機(jī)遇、提升公司核心競(jìng)爭(zhēng)力，本項(xiàng)目建設(shè)具有必要性。

3、項(xiàng)目實(shí)施的可行性

（1）項(xiàng)目建設(shè)符合國(guó)家對(duì)集成電路的戰(zhàn)略規(guī)劃要求

以集成電路產(chǎn)業(yè)為代表的高科技信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“倍增器”、發(fā)展方式的“轉(zhuǎn)換器”和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的“助推器”?！丁笆奈濉睌?shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》提到：要重點(diǎn)布局下一代移動(dòng)通信技術(shù)、神經(jīng)芯片、第三代半導(dǎo)體等新興技術(shù)。面對(duì)國(guó)內(nèi)外集成電路廣闊的市場(chǎng)需求和發(fā)展機(jī)遇，大力發(fā)展中國(guó)的集成電路產(chǎn)業(yè)，以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，以工業(yè)化促進(jìn)信息化，是實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切需要，也是增強(qiáng)綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力和競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的必然要求。

完成信息領(lǐng)域核心技術(shù)突破也要加快集成電路關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，推動(dòng)計(jì)算芯片、存儲(chǔ)芯片等創(chuàng)新，加快集成電路設(shè)計(jì)工具、重點(diǎn)裝備和高純靶材等關(guān)鍵材料研發(fā)，推動(dòng)微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）等特色工藝突破，布局戰(zhàn)略性前沿性技術(shù)。

（2）公司具有豐富的工藝開發(fā)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)儲(chǔ)備

公司在 MEMS 工藝開發(fā)及晶圓制造等領(lǐng)域均積累了超過(guò) 20 年的豐富研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，擅長(zhǎng) MEMS 工藝制造前瞻性技術(shù)的研發(fā)，并已形成整套 MEMS 工程化綜合應(yīng)用核心工藝，覆蓋 MEMS 工藝研發(fā)及制造的所有關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并且在 TSV（硅通孔）、深反應(yīng)離子刻蝕、晶圓鍵合等領(lǐng)域處于行業(yè)領(lǐng)先水平，參與了 500 余項(xiàng)MEMS 工藝開發(fā)項(xiàng)目，與下游客戶開展廣泛合作，代工生產(chǎn)了包括微鏡、光開關(guān)、片上實(shí)驗(yàn)室、微熱輻射計(jì)、振蕩器、原子鐘、壓力傳感器、加速度計(jì)、陀螺儀、硅麥克風(fēng)等在內(nèi)的多種 MEMS 產(chǎn)品。

在長(zhǎng)期實(shí)踐中，公司堅(jiān)持自主創(chuàng)新戰(zhàn)略，掌握了相關(guān)工藝核心技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品的軟硬件設(shè)計(jì)核心技術(shù)，積累了大量的專利技術(shù)、技術(shù)訣竅以及人員儲(chǔ)備。

本項(xiàng)目研究用于全光通訊交換器的光學(xué) MEMS 微鏡陣列制造技術(shù)。微鏡陣列的工藝流程對(duì)體硅加工工藝提出了很高要求，而公司在此領(lǐng)域具有深厚的技術(shù)積累，擅長(zhǎng)體硅制造技術(shù)，其中重要的工藝單點(diǎn)及模塊技術(shù)包括：D-DRIE（雙面深反應(yīng)離子刻蝕）、雙面曝光工藝、犧牲層干濕法去除工藝、低應(yīng)力薄膜淀積工藝、厚膜厚膠工藝、電化學(xué)工藝、晶圓級(jí)鍵合工藝和一定的晶圓級(jí)封裝技術(shù)（如2.5D interposer，wafer level chip scale package 晶圓級(jí)封裝）等。

而基于多層厚光刻膠堆疊金屬鑲嵌技術(shù)的階梯式電極的實(shí)現(xiàn)在國(guó)內(nèi)尚屬首次，賽微電子已有基于類似技術(shù)的微同軸成套技術(shù)，在多層厚膠堆疊以及相應(yīng)的金屬鑲嵌工藝上有豐富的經(jīng)驗(yàn)。

公司豐富的工藝開發(fā)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)儲(chǔ)備為本項(xiàng)目的實(shí)施提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障，從公司技術(shù)角度和開發(fā)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看項(xiàng)目建設(shè)具有可行性。

（3）公司擁有專業(yè)強(qiáng)大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)及完善的研發(fā)管理體系

在人員儲(chǔ)備方面，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，公司形成了一支 MEMS 行業(yè)一流的專家與工程師團(tuán)隊(duì)，其中包括多名國(guó)家特聘專家、十?dāng)?shù)名國(guó)際國(guó)內(nèi)行業(yè)知名技術(shù)專家、數(shù)十名來(lái)自著名半導(dǎo)體企業(yè)和高校科研院所的技術(shù)團(tuán)隊(duì)以及專家顧問(wèn)團(tuán)隊(duì)。公司核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)均已服務(wù)公司多年且具有豐富從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)行業(yè)有深刻理解，CEO、首席技術(shù)專家和核心產(chǎn)品組經(jīng)理從業(yè)時(shí)間均超過(guò) 10 年。公司專業(yè)強(qiáng)大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)為本項(xiàng)目的順利實(shí)施提供了人才保障。

在研發(fā)管理方面，公司建立了完善的研發(fā)管理制度，能夠嚴(yán)格按照新產(chǎn)品導(dǎo)入流程（NPI）進(jìn)行項(xiàng)目管理，在產(chǎn)品復(fù)雜多樣的環(huán)境下能夠有效做好生產(chǎn)工藝的開發(fā)與管理。

綜上所述，本項(xiàng)目符合國(guó)家對(duì)集成電路的戰(zhàn)略規(guī)劃要求，且公司具有豐富的工藝開發(fā)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)儲(chǔ)備，同時(shí)擁有專業(yè)強(qiáng)大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)及完善的技術(shù)管理體系，本項(xiàng)目建設(shè)具有可行性。

4、項(xiàng)目投資概算

本項(xiàng)目總投資概算情況如下所示：

工程費(fèi)用 36,700.47萬(wàn)元；工程建設(shè)其他費(fèi)用 100.00 萬(wàn)元；研發(fā)支出 9,668.00萬(wàn)元；租金 1,559.38 萬(wàn)元；基本預(yù)備費(fèi) 1,840.02萬(wàn)元；項(xiàng)目總投資 49,867.87萬(wàn)元；

5、項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

本項(xiàng)目屬于技術(shù)開發(fā)活動(dòng)，不直接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，效益將從公司研發(fā)成功的生產(chǎn)工藝和相應(yīng)的技術(shù)支撐服務(wù)中間接體現(xiàn)。本項(xiàng)目的順利實(shí)施，將進(jìn)一步增強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)能力，提升公司核心競(jìng)爭(zhēng)力，鞏固并提升公司在行業(yè)中的地位。

6、項(xiàng)目涉及報(bào)批事項(xiàng)情況

本項(xiàng)目由北京賽萊克斯國(guó)際科技有限公司租賃賽萊克斯微系統(tǒng)科技（北京）有限公司的現(xiàn)有廠房實(shí)施，項(xiàng)目地點(diǎn)位于北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)地塊 B11M1。該廠房已于 2017 年 10 月 17 日取得了北京市規(guī)劃和國(guó)土資源管理委員會(huì)出具的土地證，編號(hào)為京（2017）開不動(dòng)產(chǎn)權(quán)第 0000012 號(hào)；并于 2018 年 2 月 22 日取得了北京市發(fā)展和改革委員會(huì)出具的京發(fā)改（能評(píng)）【2018】1 號(hào)能評(píng)批復(fù)。截至本報(bào)告出具日，本項(xiàng)目涉及備案、環(huán)評(píng)審批等手續(xù)仍在辦理中，公司將根據(jù)相關(guān)要求履行審批或備案程序。