海光芯創(chuàng )CEO胡朝陽(yáng)：高速光電子集成IDM平臺 為新基建提供產(chǎn)品支撐

  ICC訊（編輯：Aiur）  9月8日，在第19屆訊石光纖通訊市場(chǎng)暨技術(shù)專(zhuān)題研討會(huì )(IFOC2020)上，高速光電集成器件和光模塊制造商蘇州海光芯創(chuàng )光電科技有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)海光芯創(chuàng ))CEO胡朝陽(yáng)博士發(fā)表了《高速光電子集成平臺及其在光通信行業(yè)的應用》主題報告，面向電信運營(yíng)商、大數據中心、通信設備商以及光通訊行業(yè)，介紹并比較高速光電子集成平臺的優(yōu)缺點(diǎn)，包括SiOB、PIC、OEIC、SiPho等平臺以及海光芯創(chuàng )打造高速光電子集成IDM平臺，實(shí)現在光通信行業(yè)的應用價(jià)值。

  隨著(zhù)新基建將5G和數據中心納入范疇，當前電信運營(yíng)商和云互聯(lián)網(wǎng)公司攜手推動(dòng)我國各地區5G基站和數據中心建設。

  由5G和數據中心所組成的新一代光網(wǎng)絡(luò )基礎設施，需要大量的光電子器件作為支撐。同時(shí)，5G電信和數據中心等高速應用還對大帶寬、低時(shí)延、高密度的光學(xué)連接提出了要求，為了幫助下游客戶(hù)節省成本，創(chuàng )造更大應用價(jià)值，光通信技術(shù)從傳統分立器件向光電子集成發(fā)展已經(jīng)成為業(yè)界主流趨勢。

  胡博士介紹，針對高速發(fā)展的光通信及拓展的行業(yè)領(lǐng)域需求，海光芯創(chuàng )打造高速光電子集成平臺，以硅光子混合集成、高頻光電子集成、智能制造等工藝技術(shù)和產(chǎn)品技術(shù)為核心，賦能(Enabler)更加廣闊的光電子應用場(chǎng)景。

  對比不同類(lèi)型的光電子集成平臺

  什么是光電子集成平臺?從概念來(lái)看，胡博士認為平臺需要具備幾個(gè)主要特點(diǎn)，包括低成本、規?；a(chǎn)、高集成度、小尺寸、低功耗、高可靠性和可擴展性等?；仡櫄v史發(fā)展，光電子集成可劃分為混合集成和單片集成，兩條技術(shù)路線(xiàn)都持續朝標準規范和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。業(yè)界將集成電路和半導體激光器結合，推動(dòng)了硅光子(SiPho)集成的商用化。針對未來(lái)高速互聯(lián)新形態(tài)，業(yè)界又提出共封裝光學(xué)(Co-packaged Optics)，目的是揚長(cháng)避短，優(yōu)勢互補。

  以材料作為劃分，當前的主要光電子集成平臺為InP材料、SOI材料、SiO2/SiON/Si3N4材料、LiNbO3材料以及Polymer聚合物材料，其中，最直接的平臺競爭是磷化銦(InP)和硅光子(SiPho)。胡博士表示，磷化銦基光芯片更適用于制作性能優(yōu)良的有源器件，例如激光器、調制器、探測器等，但其缺點(diǎn)包括材料成本昂貴，有源和無(wú)源波導集成困難，例如InP波導彎曲半徑大，材料使用面積大，工藝標準化有難度等。

  相比之下，硅光芯片可以實(shí)現多種功能光電子器件的高度集成，例如光和電有機的單片/混合集成，其無(wú)源波導彎曲半徑小，使用面積更小，多種功能的高度集成，可以規?；a(chǎn)，更關(guān)鍵是微電子工業(yè)帶動(dòng)CMOS工藝成熟，減輕Fabless設計負擔。當然，由于硅是間接帶隙半導體材料，發(fā)光條件苛刻，硅光芯片需要引入外部光源，其PDK開(kāi)發(fā)與工藝能力也高度相關(guān)。

  胡博士進(jìn)一步認為，一個(gè)具有競爭力的硅光子集成平臺，需要傾注從設計到工藝制造的每個(gè)環(huán)節，首先需要具備硅光能力的CMOS晶圓制造商在SiPho工藝上與自己共同進(jìn)步，特別是Ge EPI與SOI波導的集成能力和PDK開(kāi)發(fā)能力，目前業(yè)界知名晶圓制造商有GlobeFoundries、TSMC、SMIC、IMEC、CUMEC等。其次，硅光子集成平臺需要具備高頻設計與仿真、測試分析與驗證的能力，重點(diǎn)關(guān)注高頻電極、高速傳輸線(xiàn)、阻抗匹配等參數。同時(shí)，光波導設計與仿真、測試分析與驗證，尤其是直波導、彎曲波導、MMI 耦合器設計和光斑模場(chǎng)轉換(Mode-converter)等。最后，硅光子集成平臺還需要考量從芯片到最終產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化能力，這時(shí)要重點(diǎn)關(guān)注芯片handling和高精度光學(xué)耦合。

  光電子器件到光模塊的垂直整合

  綜合多種光電子集成平臺類(lèi)型特點(diǎn)，海光芯創(chuàng )打造出一條從光電子器件到光模塊垂直整合體系，即高速光電子集成IDM平臺，其具備芯片級評估能力，器件到模塊的設計與仿真，自動(dòng)化工藝與測試平臺和系統應用級測試分析。其中，芯片級評估能力涵蓋了光芯片老化、光芯片測試、光芯片可靠性分析、光芯片失效分析等;在設計與仿真方面，新平臺具備了光學(xué)設計與仿真、器件級3D-strcture高頻設計與仿真、高頻電路和信號完整性設計等能力;在工藝平臺方面，新平臺部署了可批量生產(chǎn)的自動(dòng)化工藝機臺，可完成高精度、高可靠性和Die Bonding、Wire bonding和光耦合工序。

  光電子器件和光模塊的封裝流程，光耦合是極為關(guān)鍵的一道工序，海光芯創(chuàng )的高精度光學(xué)耦合平臺擁有多通道自自動(dòng)化光學(xué)耦合平臺，可以實(shí)現光纖-光纖、光纖-芯片(可含透鏡陣列)，透鏡光纖到芯片的光對準耦合，以及多路光信號進(jìn)行XYZ/角度有源耦合和調整。

  基于自有的高速光電子集成IDM平臺和基于MES、ERP、PLM系統集成的企業(yè)管理，海光芯創(chuàng )充分實(shí)現了批量產(chǎn)品的高品質(zhì)保障。

  在光電子器件方面，總計產(chǎn)能達到百萬(wàn)只/月，可支持用于5G市場(chǎng)的制冷DML TO/OSA系列產(chǎn)品，用于長(cháng)距離傳輸的25G/50G EML TO/TOSA及25G/50G APD TO/ROSA系列產(chǎn)品，用于數據中心的25G/100G/200G/400G COB引擎(Optical Engine)以及硅光引擎(SiP Optical Engine)等系列產(chǎn)品。

  在光模塊方面，光模塊總計產(chǎn)能達到數十萬(wàn)只/月，可支持用于5G市場(chǎng)的12波彩光系列光模塊，數據中心的25G/100G/200G/400G AOC、光模塊以及硅光模塊等產(chǎn)品系列。

  據LightCounting預測，2021年光模塊市場(chǎng)將增長(cháng)24%。在中國5G升級按計劃的推動(dòng)下，無(wú)線(xiàn)前傳和回傳光器件銷(xiāo)售額將分別增長(cháng)18%和92%。FTTx和AOC板塊在中國市場(chǎng)的部署推動(dòng)下，也將實(shí)現兩位數的增長(cháng)。

  面對廣闊的高速連接需求，海光芯創(chuàng )將充分發(fā)揮高速光電子集成IDM平臺能力，秉持“服務(wù)客戶(hù)”的理念，積極響應客戶(hù)需求，通過(guò)與客戶(hù)的并肩努力，持續穩定地為全球數據中心和5G市場(chǎng)提供高速光電子器件和高速光模塊產(chǎn)品支撐，助力5G和數據中心新基建。