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硅光技术--打造更高速率更低成本的光模块

  • April 15. 2021

本篇文章易天光通信(ETU-LINK)将带大家了解下硅光技术在光模块行业的一些创新性变革。硅光技术,简单来说就是“以光代电”,通过把大量的光器件集成到单个硅光芯片上来大幅降低光模块的尺寸、简化光模块的设计和生产。


硅光技术可以和集成电路技术相结合,最终达到光芯片和电芯片的一体化集成,来实现芯片和芯片间甚至芯片内部光互连。硅光技术具备连接速度高、功耗低、速率高、结构紧凑等突出优势,可以说是目前解决信息网络所面临的功耗、速率、体积等方面瓶颈的关键技术。


传统光模块采用分立式结构,光芯片通过一系列无源耦合器件,与光纤实现对准耦合,完成光路封装。整个封装环节需要较多材料和人工成本,同时封装和测试工序较为复杂,封装过程自动化率较低,测试中需要手工将光模块一个个进行对准耦合测试,时间成本和人工成本均较高。



硅光利用传统半导体产业非常成熟的硅晶圆加工工艺,在硅基底上利用蚀刻工艺可以快速加工大规模波导器件,利用外延生长等加工工艺,能够制备调制器、接收器等关键器件,最终实现将调制器、接收器以及无源光学器件等高度集成。


相比传统分立式器件,传统工艺需要依次封装电芯片、光芯片、透镜、对准组件、光纤端面等器件,硅光体积大幅减小,材料成本、芯片成本、封装成本均有望进一步优化,同时,硅光技术可以通过晶圆测试等方法进行批量测试,测试效率显著提升。


目前基于硅光工艺已经能够成熟能够加工的芯片级器件,主要包括光波导、合分波器件、外调制器件、APD接收器等。但各主流厂商的设计和工艺路线仍然有较大差异,存在多种技术路线,从这个角度也可以看到,硅光技术还处在百家争鸣的发展初期阶段,性价比和技术稳定性最高的方案尚未脱颖而出,硅光技术仍需要一段时间的沉淀和发展,才能向最终胜出的主流技术聚焦,进而更大程度的发挥CMOS工艺的规模效应,成本和良率才能持续优化。硅光芯片技术较为成熟,但从芯片到光模块,封装工艺上仍存在较多技术难点,封装良率和成本仍有待优化。

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