IFOC 2020 | 敏芯半導(dǎo)體王任凡：5G基站的光芯片解決方案

  ICC訊 9月7-8日，第十九屆訊石研討會(huì)(IFOC 2020)圓滿舉辦，在《通信半導(dǎo)體芯片》專題，演講嘉賓武漢敏芯半導(dǎo)體股份有限公司聯(lián)合創(chuàng)始人王任凡帶來(lái)了主題為《5G基站的光芯片解決方案》的精彩演講。王總詳細(xì)介紹了5G基站所需的芯片及敏芯半導(dǎo)體所提供的芯片產(chǎn)品。

  5G組網(wǎng)由前傳、中傳、回傳組成。其中，5G前傳會(huì)用到大量的光模塊，現(xiàn)下需要解決主干和光纖配線不足的問(wèn)題，同時(shí)兼顧運(yùn)營(yíng)和時(shí)延。目前各運(yùn)營(yíng)商之間有相應(yīng)的方案，現(xiàn)存的方案分別有光纖直連—灰光/BIDI方案、無(wú)源WDM—彩光、有源WDM—可調(diào)諧波長(zhǎng)、半有源WDM-MWDM/LAN WDM—12波。針對(duì)以上方案所對(duì)應(yīng)的不同光芯片需求，敏芯半導(dǎo)體相對(duì)應(yīng)地提供了不同的解決方案。

  2020年運(yùn)營(yíng)商集采火熱，根據(jù)中國(guó)移動(dòng)廣東公司2020年無(wú)源波分復(fù)用設(shè)備公開招標(biāo)項(xiàng)目合計(jì)，分別需要25G彩光光模塊23萬(wàn)支，10G彩光模塊28萬(wàn)支。10G彩光模塊6波波長(zhǎng)為1270nm～1370nm，12波波長(zhǎng)為1270nm~1370nm + 1470nm~1570nm。為了順應(yīng)運(yùn)營(yíng)商和光模塊廠商對(duì)5G芯片的需求，敏芯半導(dǎo)體自成立以來(lái)就專注于5G芯片的研發(fā)與量產(chǎn)，為5G組網(wǎng)所需的光芯片產(chǎn)品做了充分準(zhǔn)備，推出了高可靠性的前沿產(chǎn)品。

  5G 前傳光芯片 - 10G DFB

  D10xx-x0-xxx 系列是10Gbps單模邊發(fā)射DFB激光器，可應(yīng)用于10Gb/s傳輸速率 。 該 系 列 采 用AlGaInAs多量子阱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，脊波導(dǎo)工藝，具有低閾值、高帶寬、寬溫工作等特點(diǎn)。芯片正表面提供8位十進(jìn)制數(shù)字編碼用于追溯。所有出貨的芯片均須符合100%的常溫及高溫測(cè)試規(guī)格 ?？芍С?jǐn)U展級(jí)( -20C ～ 85C ) 溫 度 范 圍 應(yīng) 用 條 件 ， 可支持1270nm～1610nm共18波長(zhǎng)通道。

  5G 前傳光芯片 - 16G DFB

  D1631-x0-xxx 系列是1310nm 16Gbps單模邊發(fā)射DFB激光器，可應(yīng)用于25Gb/s傳輸速率。該系列采用AlGaInAs多量子阱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，脊波導(dǎo)工藝，具有低閾值、高帶寬、寬溫工作等特點(diǎn)。芯片正表面提供8位十進(jìn)制數(shù)字編碼用于追溯。所有出貨的芯片均須符合100%的常溫及高溫測(cè)試規(guī)格。帶寬規(guī)格在16GHz以上，可支持工業(yè)級(jí)應(yīng)用條件。

  5G 前傳光芯片 - 25G CWDM DFB

  D25xx-x0-xxx 系列是25Gbps單模邊發(fā)射DFB激光器 ， 可應(yīng)用于25Gb/s傳輸速率。該 系列采用AlGaInAs多量子阱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，脊波導(dǎo)工藝，具有低閾值、高帶寬、寬溫工作等特點(diǎn)。芯片正表面提供8位十進(jìn)制數(shù)字編碼用于追溯。所有出貨的芯片均須符合100%的常溫及高溫測(cè)試規(guī)格?？芍С?jǐn)U展級(jí)(-20℃～85℃)溫度范圍應(yīng)用條件。

  敏芯半導(dǎo)體參與了中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)電信制定標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程，在過(guò)去一年多的時(shí)間里，公司花了大量的精力研發(fā)生產(chǎn)中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信的所需的系列芯片。王總在會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)展示波長(zhǎng)為1310nm、1350nm、1370nm的25G CWDM DFB光芯片在-40℃ 、25℃、 85℃下的眼圖，結(jié)果十分優(yōu)秀。

  2019年9月的訊石研討會(huì)上，中國(guó)移動(dòng)李晗博士提出了5G前傳MWDM的方案，同年年底，敏芯半導(dǎo)體就推出與之匹配的12波長(zhǎng)通道的D25xx-x0-xxx 系列芯片，即25Gbps單模邊發(fā)射DFB激光器，可應(yīng)用于25Gb/s傳輸速率。該系列采用AlGaInAs多量子阱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，脊波導(dǎo)工藝，具有低閾值、高帶寬、寬溫工作等特點(diǎn)。芯片正表面提供8位十進(jìn)制數(shù)字編碼用于追溯。所有出貨的芯片均須符合100%的常溫及高溫測(cè)試規(guī)格。支持波長(zhǎng)1269nm/1273nm/1289nm/1293nm/1309nm/1313nm/1329nm/1333nm/1349nm/1353nm/1369nm/1373nm 共 12個(gè)波長(zhǎng)通道。該芯片在55℃條件下波長(zhǎng)分布測(cè)試以及55℃的條件下測(cè)試的幾個(gè)通道的眼圖均滿足規(guī)范要求。

  中國(guó)電信推出的LWDM的方案，敏芯半導(dǎo)體也有匹配的D25xx-x0-xxx 系列芯片，即 25Gbps單模邊發(fā)射DFB激光器 ， 可應(yīng)用于25Gb/s傳輸速率。 該系列采用AlGaInAs多量子阱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，脊波導(dǎo)工藝，具有低閾值、高帶寬、寬溫工作等特點(diǎn)。芯片正表面提供8位十進(jìn)制數(shù)字編碼用于追溯。所有出貨的芯片均須符合100%的常溫及高溫測(cè)試規(guī)格，支持所有12個(gè)波長(zhǎng)通道。

  運(yùn)營(yíng)商間不同的方案中主要是波長(zhǎng)趨勢(shì)的區(qū)別，影響波長(zhǎng)的因素：

  光柵周期

  MQW PL

  MQW 應(yīng)變

  脊寬/有源區(qū) 寬度

  目前，主流光柵制作技術(shù)如EBL，其制作的光柵波長(zhǎng)精度為±1-1.5nm，CWDM商業(yè)級(jí)和MWDM芯片由于對(duì)波長(zhǎng)范圍要求較寬，因此不存在波長(zhǎng)偏離導(dǎo)致低良率問(wèn)題，而LWDM對(duì)波長(zhǎng)的要求是±1nm以內(nèi)，可能會(huì)由于為波長(zhǎng)問(wèn)題導(dǎo)致良率降低。25G DFB的可靠性是芯片商最關(guān)注且最難攻克的問(wèn)題，芯片的材料生長(zhǎng)、界面、端面、電極、封裝等環(huán)節(jié)都可能導(dǎo)致芯片失效，敏芯半導(dǎo)體反復(fù)試驗(yàn)，不斷分析和總結(jié)可能會(huì)導(dǎo)致芯片失效的因素并針對(duì)性地加以改進(jìn)。在芯片出貨前，公司制定嚴(yán)格的芯片考核流程，測(cè)試各方面的參數(shù)，進(jìn)行了數(shù)百次的可靠性試驗(yàn)，使得敏芯半導(dǎo)體推出的芯片完全符合設(shè)計(jì)要求和業(yè)界應(yīng)用要求。

  除了激光器，敏芯半導(dǎo)體也推出了用于5G前傳的系列探測(cè)器產(chǎn)品。P16xx-x0-xxx 系列是基于InGaAs/InP材料設(shè)計(jì)的GSG共面電極半導(dǎo)體光電探測(cè)器，可應(yīng)用于25Gb/s傳輸速率。該產(chǎn)品具有高響應(yīng)度，低暗電流和低電容值等特點(diǎn)，支持高帶寬，高靈敏度的接收器件要求，同時(shí)在芯片設(shè)計(jì)上支持非氣密性封裝，光敏面為30um。

  在5G 中回傳光芯片方面，P50xx-x0-xxx 系列是基于InGaAs/InP材料設(shè)計(jì)的GSG共面電極半導(dǎo)體光電探測(cè)器，可應(yīng)用于25GBuad/s NRZ及50Gb/s PAM4調(diào)制信號(hào)傳輸。該產(chǎn)品具有高響應(yīng)度，低暗電流和低電容值等特點(diǎn)，支持高帶寬，高靈敏度的接收器件要求，同時(shí)在芯片設(shè)計(jì)上支持非氣密性封裝，光敏面為16um。

  另外，針對(duì)5G中回傳方面，敏芯半導(dǎo)體關(guān)于25G APD的研發(fā)已經(jīng)取得了一定成果，目前也推出了50G EML相關(guān)樣品，帶寬測(cè)試符合設(shè)計(jì)要求。

  【武漢敏芯半導(dǎo)體股份有限公司于2017年12月在中國(guó)光谷成立，是一家專注于光通信用激光器和探測(cè)器芯片產(chǎn)品，集研發(fā)、制造和銷售于一體的高科技企業(yè)。作為光通信領(lǐng)域國(guó)內(nèi)首家獨(dú)立的全系列光芯片供應(yīng)商，公司主營(yíng)業(yè)務(wù)為2.5G/10G/25G/50G全系列激光器和探測(cè)器光芯片及封裝類產(chǎn)品。公司以“做好每一顆光芯片，讓世界愛(ài)上中國(guó)芯”為企業(yè)使命，為全球光器件和光模塊廠商提供優(yōu)質(zhì)全系列光通信光芯片產(chǎn)品及技術(shù)服務(wù)?！?