北京经济技术开发区-光学MEMS微镜阵列制造技术工艺开发项目可行性研究报告
思瀚产业研究院 赛微电子    2024-03-23

1、项目概况

本项目总投资 49,867.87 万元，实施主体为北京赛莱克斯国际科技有限公司。本项目依托公司多年的研发经验和丰富的技术储备，攻关 3D 结构的 MEMS 光开关器件生产工艺，即 MEMS 微镜阵列制造工艺，积极探索、创新行业前沿技术，加快推动 MEMS 光开关器件产品换代升级以及拓展产品在城域网络建设、数据中心网络等领域的应用，推动行业快速发展。

2、项目实施的必要性

（1）积极探索行业前沿技术，推动行业快速发展

在全球信息和数据快速增长的大背景下，终端产生的数据量每隔几年就会实现翻倍增长，当前的基础电子通讯架构渐渐无法满足快速增长的数据量的传输需求，光通信逐渐崛起。

光通信技术广泛应用于通信、数据中心、宽带接入等相关领域，其中光网络是光通信的基石，光学开关技术对当前和未来的全光通信网络至关重要。为了实现全光网络，光学设备的需求量日益增加，具体包括发射器、接收器、光纤、光放大器、复用器、解复用器、波长转换器、光交叉连接等，其中光交叉连接（OXC，也被称为矩阵光开关）是用于构建光网络的关键组件之一。

光交叉连接是一种具有多个输入和输出端口的设备，用来在光网络节点处将光纤信号（或其各波长信号）与其他光纤的信号进行可控的连接和再连接。在光纤通信系统中，光开关（Optical Switch，OS）主要用于光路中实现光信号的物理切换或其他逻辑操作，多作为切换光路的关键器件用于光交叉连接 OXC 技术中。

光开关可以基于不同的原理，如电光、热光、声光和微机电系统（MEMS）技术，基于 MEMS 微镜阵列的 3D MEMS OCS 已经成为主流的发展方向。MEMS技术制作的光开关集成机械结构、微驱动器和微光元件，其特点是结构紧凑、重量轻、易于扩展，比机械式光开关和波导型光开关具有更好的性能，具体包括：

①低插损、小串音、高消光比、重复性好、响应速度适中；

②与波长、偏振、速率及调制方式无关；

③寿命长、可靠性高；

④可扩展成大规模光交叉连接开关矩阵。

此外，MEMS 器件的高批量生产、良好的重复性和集成性能，使得光开关制造成本更低，有助于降低设备和运营成本。

MEMS 光开关分为 2D 数字型和 3D 模拟型两种结构，2D 结构简单、控制容易，但端口数限制较大；3D 结构的优点在于交换端口数多，可实现上万端口数的交换能力，缺点则在于控制机理和驱动结构较为复杂，控制部分的成本较高。随着光网络的容量急剧增加，3D 结构的 MEMS 光开关是后续光交换器发展的必经之路。

本研发项目致力于研发 MEMS 微镜阵列 3D 结构的微机电系统（MEMS）光开关，通过积极探索和创新行业前沿技术，优化数据中心和网络基础设施中的光信号控制与交换，推动行业快速发展。

（2）拓展光学 MEMS 业务领域，紧抓市场发展机遇

光开关技术作为新一代的光学交换技术，在光通信、数据中心、光计算、医疗、军事等领域有着广泛的应用。5G 的广泛部署带动数据规模快速增长，加速了数据中心建设，光开关市场具有巨大的增长潜力。根据 Future Market Insights的数据，预计 2023 年全球光开关市场将达到 69.25 亿美元，到 2033 年可能增长至 196.64 亿美元，2023-2033 年均复合增长率达 11%。

MEMS 光开关是光开关产品中应用最为广泛、需求量最大的产品之一，与机械式光开关相比，MEMS 光开关性能更优，在光通信领域更具市场潜力，可广泛应用在光通信系统中的光网络保护、光路实时监控、光纤测试、光器件测试、光传感、光分插复用、光交叉连接设备等领域。随着 5G 时代到来，全球5G 基站建设速度加快，光通信领域对相关 MEMS 器件的需求快速增长，MEMS 光开关预计将在光开关市场中占据更高的份额。

根据 Yole 的数据，全球 MEMS 光学器件 2022 年的市场规模约为 7 亿美元，到 2028 年将增长至 13.04 亿美元，2022-2028 年均复合增长率达 10.93%，是各类 MEMS 器件中市场规模增速最快的三类之一。在原有的 MEMS 光开关市场的基础之上，近期大模型及 AI 浪潮刺激了新一轮的算力扩张，有望催生增量的 MEMS 光开关需求。以谷歌为例，2023 年 12 月7 日，谷歌推出原生多模态大模型 Gemini 1.0，同时推出全新的面向云端 AI 加速的 TPU v5p 芯片。

OCS（光电路交换机）可以帮助超级计算机轻松地动态重新配置芯片之间的连接，有助于避免出现问题并实时调整以提高性能，是数据中心网络架构的重大变革，而谷歌 OCS 的核心即在于 MEMS 反射镜组件，预计 MEMS光开关将迎来新的增量需求。

本项目基于公司现有的工艺技术积累，通过攻关微镜阵列释放、阶梯式电极制造等技术难点，进行 3D 结构的 MEMS 光开关器件生产工艺研究，可以加速推动光开关 OXC 产品产业化以及在数据中心网络等领域的应用。

同时，光学器件是 MEMS 的一大基础重要类别，本项目的实施有利于公司积累光学 MEMS 领域的相关经验及技术，为开发各类潜在的光学 MEMS 产品奠定基础，丰富公司代工的 MEMS 器件种类，逐步向光学 MEMS 领域扩展，紧抓市场发展机遇，加快公司的发展步伐。

（3）增强技术创新研发能力，提升公司核心竞争力

核心技术创新研发能力是企业保持竞争力的关键。尽管 MEMS 行业已发展多年，但行业内仍不断出现颠覆性的技术和应用，国内外厂商通过持续加大投入加强自主创新。MEMS 技术在制造工艺方面要求也非常高，包括纳米级别的加工和控制等。为了保持在 MEMS 行业内的竞争力，行业参与者需要不断创新研发制造工艺，提高生产质量和生产效率。

本研发项目计划突破光学 MEMS 在光刻、种子层沉积、电镀、化学机械研磨以及键合、SOI（Silicon-On-Insulator，即绝缘衬底上的硅）器件技术工艺的难点和痛点，项目成功实施后会显著提升公司 MEMS 工艺开发能力，增强技术创新研发能力，提升公司核心竞争力。

同时，目前公司用于激光雷达的单一 MEMS振镜的量产能力和质量已初步获得市场认可，在此基础上，公司进行阵列式微镜工艺项目的研发将进一步深化光学 MEMS 器件的产业化能力，优化公司产业布局，为未来的发展奠定坚实的基础。

综上所述，公司通过本项目可积极探索行业前沿领域、攻克科研瓶颈，可紧抓市场发展机遇、提升公司核心竞争力，本项目建设具有必要性。

3、项目实施的可行性

（1）项目建设符合国家对集成电路的战略规划要求

以集成电路产业为代表的高科技信息技术产业是经济发展的“倍增器”、发展方式的“转换器”和产业升级的“助推器”。《“十四五”数字经济发展规划》提到：要重点布局下一代移动通信技术、神经芯片、第三代半导体等新兴技术。面对国内外集成电路广阔的市场需求和发展机遇，大力发展中国的集成电路产业，以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，是实现国民经济发展的迫切需要，也是增强综合经济实力和竞争实力的必然要求。

完成信息领域核心技术突破也要加快集成电路关键技术攻关，推动计算芯片、存储芯片等创新，加快集成电路设计工具、重点装备和高纯靶材等关键材料研发，推动微机电系统（MEMS）等特色工艺突破，布局战略性前沿性技术。

（2）公司具有丰富的工艺开发经验和技术储备

公司在 MEMS 工艺开发及晶圆制造等领域均积累了超过 20 年的丰富研发经验，擅长 MEMS 工艺制造前瞻性技术的研发，并已形成整套 MEMS 工程化综合应用核心工艺，覆盖 MEMS 工艺研发及制造的所有关键环节，并且在 TSV（硅通孔）、深反应离子刻蚀、晶圆键合等领域处于行业领先水平，参与了 500 余项MEMS 工艺开发项目，与下游客户开展广泛合作，代工生产了包括微镜、光开关、片上实验室、微热辐射计、振荡器、原子钟、压力传感器、加速度计、陀螺仪、硅麦克风等在内的多种 MEMS 产品。

在长期实践中，公司坚持自主创新战略，掌握了相关工艺核心技术及相关产品的软硬件设计核心技术，积累了大量的专利技术、技术诀窍以及人员储备。

本项目研究用于全光通讯交换器的光学 MEMS 微镜阵列制造技术。微镜阵列的工艺流程对体硅加工工艺提出了很高要求，而公司在此领域具有深厚的技术积累，擅长体硅制造技术，其中重要的工艺单点及模块技术包括：D-DRIE（双面深反应离子刻蚀）、双面曝光工艺、牺牲层干湿法去除工艺、低应力薄膜淀积工艺、厚膜厚胶工艺、电化学工艺、晶圆级键合工艺和一定的晶圆级封装技术（如2.5D interposer，wafer level chip scale package 晶圆级封装）等。

而基于多层厚光刻胶堆叠金属镶嵌技术的阶梯式电极的实现在国内尚属首次，赛微电子已有基于类似技术的微同轴成套技术，在多层厚胶堆叠以及相应的金属镶嵌工艺上有丰富的经验。

公司丰富的工艺开发经验和技术储备为本项目的实施提供了坚实的技术保障，从公司技术角度和开发经验来看项目建设具有可行性。

（3）公司拥有专业强大的研发团队及完善的研发管理体系

在人员储备方面，经过多年的发展，公司形成了一支 MEMS 行业一流的专家与工程师团队，其中包括多名国家特聘专家、十数名国际国内行业知名技术专家、数十名来自著名半导体企业和高校科研院所的技术团队以及专家顾问团队。公司核心技术团队均已服务公司多年且具有丰富从业经验，对行业有深刻理解，CEO、首席技术专家和核心产品组经理从业时间均超过 10 年。公司专业强大的研发团队为本项目的顺利实施提供了人才保障。

在研发管理方面，公司建立了完善的研发管理制度，能够严格按照新产品导入流程（NPI）进行项目管理，在产品复杂多样的环境下能够有效做好生产工艺的开发与管理。

综上所述，本项目符合国家对集成电路的战略规划要求，且公司具有丰富的工艺开发经验和技术储备，同时拥有专业强大的研发团队及完善的技术管理体系，本项目建设具有可行性。

4、项目投资概算

本项目总投资概算情况如下所示：

工程费用 36,700.47万元；工程建设其他费用 100.00 万元；研发支出 9,668.00万元；租金 1,559.38 万元；基本预备费 1,840.02万元；项目总投资 49,867.87万元；

5、项目经济评价

本项目属于技术开发活动，不直接产生经济效益，效益将从公司研发成功的生产工艺和相应的技术支撑服务中间接体现。本项目的顺利实施，将进一步增强技术创新研发能力，提升公司核心竞争力，巩固并提升公司在行业中的地位。

6、项目涉及报批事项情况

本项目由北京赛莱克斯国际科技有限公司租赁赛莱克斯微系统科技（北京）有限公司的现有厂房实施，项目地点位于北京经济技术开发区地块 B11M1。该厂房已于 2017 年 10 月 17 日取得了北京市规划和国土资源管理委员会出具的土地证，编号为京（2017）开不动产权第 0000012 号；并于 2018 年 2 月 22 日取得了北京市发展和改革委员会出具的京发改（能评）【2018】1 号能评批复。截至本报告出具日，本项目涉及备案、环评审批等手续仍在办理中，公司将根据相关要求履行审批或备案程序。