一、整体情况

　　中国科学院福建物质结构研究（1960年创建），是中科院优秀研究所，主要从事结构化学、新材料与器件集成与应用等综合研究，设有10个科技创新平台及10个研究室(中心)。建所以来，获230多项科技成果和奖励，其中国家科技三大奖及中科院科技进步特等奖17项、中国发明专利金奖2项，已成为国际知名的结构化学、新材料与器件集成与应用的综合研究基地。

　　针对产业链前端核心高速芯片国产化、多模兼容算法与设备等关键技术难题，开展面向50G-PON光接入系统核心芯片与设备算法的关键技术研发，通过对高速光芯片材料、芯片结构设计、制备工艺以及测试封装等技术研究，实现高功率EML/SOA集成，研制国产高功率、高灵敏度50G-PON光模块，50Gb/s高灵敏度接收机，实施成果转化应用，满足设备多模兼容的需求，实现PON技术的平滑演进。

　　二、主要做法

　　项目依托中国科学院福建物质结构研究所、福建星网锐捷通讯股份有限公司、福建星网智慧科技有限公司、福建中科光芯光电有限公司、闽都创新实验室现有的开发平台，利用原有厂房与厂区内原有公共辅助设施、工艺设备，对芯片制程以及封测等主要生产工艺测试设备的升级，开展对 50G-PON·OIT侧及 ONU侧芯片、组件及光模块的设计、制备与封装技术的研究，结合软硬件平台技术的开发，探索50G-PON园区类应用场景的技术可能，推动全光网络建设的潜在价值。

　　（1）光芯片先进制备、封测工艺线

　　聚焦高端光通信芯片的自主可控制造，实现从外延生长到芯片制备、封装、测试的全流程精密控制。配备MOCVD外延设备、电子束光刻系统、干法刻蚀机等核心装备，支持25G/50G高速光芯片的晶圆级制造，采用全自动贴片、主动光纤耦合及气密封装工艺，确保芯片良率。以InGaAlAs作为有源层材料，着重开展对接外延EML/SOA集成芯片的设计与制备研究，基于三层台面结构的高灵敏APD芯片的设计与制备研究。

　　（2）光模块先进制备封装工艺线

　　聚焦高速光通信模块的智能化制造，采用COB（板上芯片）、BOX（气密封装）等先进封装技术，集成高精度贴装、自动光纤耦合及高效热管理工艺。配备全自动贴片机、主动对准系统（6自由度调节）及多通道测试平台。采用模块化设计理念，将光发射、光接收、光调制等功能模块进行标准化设计与集成。

　　（3）设备开发与验证

　　重点开展软硬件平台技术研究，利用OLT虚拟化方案接入网模型，来实现OLT软硬件的解耦，提出新GPON整体解决方案（局端和终端产品），实现设备向下兼容；探索多业务承载、低时延技术、工业互联网典型场景。

　　项目主要创新点包括：

　　（1）芯片级创新

　　开展芯片级研发，采用无源波导对接工艺，通过在调制器与激光器和SOA的对接界面形成缓变波导结构，降低光场模式转换损耗，提升激光器、光调制器和SOA器件之间的耦合效率，实现高功率EML/SOA集成；采用两步同心扩散方法结合选择性生长工艺，优化电场分布和倍增区的缺陷分布，研制50Gb/s高灵敏度接收机。

　　（2）产业应用创新

　　基于神经网络预测的多波长动态带宽分配算法，通过预设分级业务带宽调配方案，提高的网络的性能，满足低时延的要求，在产业应用端实现业务链灵活编排，国产芯片与软件的协同生态。

　　三、特色亮点

　　50G-PON作为下一代光接入技术，可提供50Gbps对称带宽、微秒级时延和超高密度连接能力，是支撑F5G（第五代固定网络）和"东数西算"战略的关键基础设施。目前我国50G-PON核心芯片仍依赖进口，存在技术卡脖子风险。开展50G-PON光接入系统核心芯片（包括光模块DSP、OLT/ONU芯片组等）的产业化应用示范，对突破高速光电集成、低功耗设计等关键技术，构建自主可控的产业生态具有重要意义。

　　四、应用成效

　　项目成果EML/SOA集成芯片、突发高灵敏APD 芯片、算法将在需求企业50G-PON设备上实现成果转化，并实现设备向下兼容XG PON、25G-PON，从而更好地实现PON技术的平滑演进。项目实施期，可实现新GPON整体解决方案（局端和终端产品），新增收入1000万元以上，带动经济产值超过1亿元，为我省光电产业集群建设持续创造新的经济增长点，并为促进我省高质量发展落实赶超提供坚实基础。

　　通过项目的实施，不仅可以在50G-PON核心芯片、核心关键技术上实现突破，填补50G-PON光通信专用光芯片自主国产化空白，促进通信设备的增能降本，还可增强我省在光通讯技术领域的技术实力，为我省形成涵盖光芯片、电芯片、光组件、光模块、光设备的完备光通信产业生态体系添砖加瓦并，为我省加速千兆城市建设，并向万兆演进提供技术和产业支撑。

　　（由福建省科学技术厅推荐）