从深海到苍穹：“中国芯”上新突围

三月下旬，在重庆高新区的联合微电子中心，新一批自主研发的硅光集成光纤陀螺收发芯片下线。这意味着，我们能在不到0.2平方厘米的尺寸上集成数十个传统光纤陀螺器件，其中最小结构的宽度仅为0.15微米，差不多是头发丝的六百六十分之一。

同时，这也标志着，重庆拥有批量生产小型化、低成本、高精度硅光陀螺仪的能力，为航天、航空、海事等高精度惯导领域等提供“芯”动能。

▲联合微电子。雷键 摄

3月21日，重庆市深入推动制造业高质量发展大会举行。会议强调，要在做实“两大定位”、发挥“三个作用”中找准制造业发展方位，乘势而上、实干争先、攻坚突破，扎实推动制造强市建设迈上新台阶。

当前，不断加码制造业的重庆，正瞄准集成电路这一未来产业，以新动能为牵引加速新旧动能转换。作为全市集成电路排头兵的重庆高新区，正聚焦硅基光芯片等前沿科技领域的自主研发，而硅光集成光纤陀螺收发芯片作为状态感应器的“硬核大脑”，成为“中国芯”赋能制造业的重要布局。

陀螺仪是什么

提起陀螺仪，许多人也许没什么印象。联合微电子中心硅光集成光纤陀螺收发芯片团队相关负责人卢舟介绍道，陀螺仪是一种状态感应器，用于测量物体的角度和角速度。

据了解，陀螺仪应用领域相当广，几乎各个领域都有涉及。在航空航天领域，它能精确地测量并控制系统姿态，从而保障飞行器的稳定与安全。在深海领域，陀螺仪构建的惯性导航系统，就像是“智慧大脑”，精准地给出航向、速度以及所在位置等关键导航信息。

业界学者分析，如今低成本、高精度、小体积是惯性导航系统未来的发展趋势，陀螺仪等惯性器件已成为无可替代的重要传感器，其技术水平也是衡量一个国家工业技术发展水平的重要标志之一。

卢舟介绍道，我们的目标是利用光刻和刻蚀等成熟的半导体工艺，将传统的光纤陀螺器件刻在毫米级芯片上，让光信号通过芯片进行连接。简单来说，芯片好比是陀螺仪的“大脑”，是陀螺仪性能与可靠性最为复杂的一部分，也是降成本和提高易用性的主要突破点之一。

而此前，光纤陀螺仪组件主要是采用分立的光纤器件进行连接，体积大，生产过程主要依赖于手工熔接，造成统一标准缺失、集成度低、成本高等问题。

▲硅光集成光纤陀螺收发芯片。雷键 摄

为弥补光纤陀螺仪的上述缺陷，推动国产化器件普及，联合微电子中心创新提出硅光的连接方式，用了两年多时间，成功研制出新一代硅光集成光纤陀螺收发芯片。

陀螺仪芯片不断刷新“重庆造”金名片

“流片、检测、再检测……”在联合微电子中心的厂房里，无数芯片组成的晶圆片正在极端环境中，反复测试。

随着最新一批测试结果出炉，新一代硅光集成光纤陀螺收发芯片测试取得关键进展，已经逐步达到量产条件。

这意味着，联合微电子成为西部唯一一家可以批量生产硅光陀螺仪光学组件的企业，再次提升“重庆造”产品含金量。

该芯片在尺寸上实现质的突破，可以在不到0.2平方厘米的尺寸上集成了数十个光学器件，最小的结构宽度仅为0.15微米。“我们用一枚一元硬币做对比，在这枚小小的硬币里，我们就集成了8颗硅光集成光纤陀螺收发芯片。”卢舟介绍道。

▲8颗硅光集成光纤陀螺收发芯片（大小与一元硬币对比）。受访单位 供图

与相同功能的传统光纤器件相比，在保证与传统光纤陀螺一致精度的前提下，芯片级的解决方案可大幅降低尺寸和成本，支撑光纤陀螺仪在航天航空、火箭发射、深海潜艇等高精度产品中的批量化部署和应用。

▲硅光集成光纤陀螺收发芯片研发人员。雷键 摄

如今，该芯片产品已成功在用户方得到验证，其有望在导航定位、定向、姿态控制和伺服控制中发挥更大的作用。

“我们在整个开发的过程中经过了多次的设计和仿真、试验和改版，在反复设计迭代中不断优化才有了今天的结果。”卢舟说，“目前，硅光集成光纤陀螺收发芯片已逐步进入量产阶段，我们后续将会在保证产品性能的基础上，推出集成度更高的收发芯片。”

从深海到苍穹：“中国芯”不断探索

乘势而上、实干争先、攻坚突破，当前，新一代硅光集成光纤陀螺收发芯片的前进探索，只是“中国芯”护航“中国造”从深海到苍穹的一个缩影。

北理工重研院科研人员将MEMS芯片技术运用于激光雷达、生物探测、精准定位等领域，实现不同环境下，对物体接近光速的超高速扫描。

航天天目依托重庆高新区芯片及卫星载荷产业优势，选择“掩星探测”“低轨星座”等赛道，向中国气象局提供约3万条掩星廓线产品，有效补充了风云气象卫星在掩星探测方面的时空分辨率，为我国精准气象预报预测提供有力支持。

电科芯片深度参与了北斗二号、北斗三号系统多款射频芯片产品的研发，总体技术水平达到国际先进水平，助力北斗系统实现“天上好用，地上用好”。

当前，一项项成果，一个个突破，正在重新续写“中国芯”的发展蓝图。然而，与欧美二十多年的发展差距，实验室成果到实际应用，关键核心技术的攻破，都是横亘在集成电路产业发展的众多难题。

路虽远，行则必至。“作为全球电子制造业大国，拥有我们自己的芯片，不仅是每个中国人的心愿，更是每一个科技工作者的使命和担当。”联合微电子相关负责人说，“芯片研发这条路虽难走，但再难走都要硬着头皮向前冲。”

（为保护科研工作者，文中所有涉及名字，均为化名）