突破硅光子技術(shù)瓶頸，「光啟源」400G硅光引擎累計(jì)出貨量破萬

  ICC訊 隨著數(shù)字時(shí)代對高速數(shù)據(jù)傳輸需求的不斷增長，硅光子技術(shù)在光通信領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的潛力和應(yīng)用前景。梧桐樹資本被投企業(yè)——武漢光啟源科技有限公司(以下簡稱“光啟源”) ，作為業(yè)界唯一專注于高速光電封測和光電集成的企業(yè)，憑借其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢和創(chuàng)新能力，正在引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。

  作為長距離相干通信光模塊中的核心部件，相干光引擎不僅在技術(shù)指標(biāo)上有更高的要求，還在封裝工藝上有眾多需要解決的關(guān)鍵技術(shù)。光啟源的技術(shù)團(tuán)隊(duì)?wèi){借其豐富的經(jīng)驗(yàn)和高效的研發(fā)，將光引擎封裝的難點(diǎn)逐一解決，并最終導(dǎo)入生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了400G相干硅光光引擎從樣品到量產(chǎn)產(chǎn)品的落地。該產(chǎn)品現(xiàn)已在國內(nèi)各大電信運(yùn)營商的干線傳輸網(wǎng)上穩(wěn)定運(yùn)行。

  在硅光芯片封測的優(yōu)越技術(shù)為該產(chǎn)品提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐。這里列舉其中一些關(guān)鍵技術(shù)：

  耦合技術(shù)

  光啟源在其產(chǎn)品生產(chǎn)中所使用的幾種光學(xué)耦合制造技術(shù)包括：V槽陣列耦合(V-Groove Array Coupling)、模式場轉(zhuǎn)換(Mode Field Conversion)、透鏡光纖方案(Lensed-fiber Schem)。耦合工藝滿足GR468可靠性、高溫(260℃)回流等量產(chǎn)產(chǎn)品要求。

  V槽陣列耦合(V-Groove Array Coupling)

  V槽陣列耦合技術(shù)是一種用于精確對準(zhǔn)光纖與硅光子芯片上波導(dǎo)的方法。該方法利用了直接刻蝕在芯片邊緣的硅基底上的微加工V形槽的機(jī)械精度。具有高精度、可擴(kuò)展性、穩(wěn)定性、制造復(fù)雜性等特點(diǎn)。

圖1. 與硅光子芯片的V槽陣列耦合(來源：光啟源)

  V槽陣列耦合技術(shù)提供了一種強(qiáng)大而精確的方法，用于將光纖陣列連接到硅光子芯片上。通過將微納加工技術(shù)與精密的機(jī)械設(shè)計(jì)相結(jié)合，這種方法有效地解決了高密度光學(xué)接口的挑戰(zhàn)，使其成為先進(jìn)光通信系統(tǒng)的有價(jià)值選擇。

  模式場轉(zhuǎn)換(Mode Field Conversion)

  模式場轉(zhuǎn)換方案通過使用特定光纖在不同模場直徑(MFD)直接轉(zhuǎn)換，來解決標(biāo)準(zhǔn)單模光纖的模場直徑(MFD)與硅波導(dǎo)的更小的模場直徑(MFD)之間的不匹配問題。通過有效匹配模式場直徑，該方案有效減少了標(biāo)準(zhǔn)單模光纖直接耦合到硅波導(dǎo)的耦合損耗，可應(yīng)用于芯片上的多個(gè)波導(dǎo)，使其可擴(kuò)展用于高密度光子集成。

圖2. 模式場轉(zhuǎn)換光學(xué)對準(zhǔn)與光波導(dǎo)(來源：光啟源)

  透鏡光纖方案(Lensed-fiber Schem)

  透鏡光纖方案是一種精密的方法，通過采用透鏡光纖，在光纖尖端形成微透鏡，并聚焦到一個(gè)微小且集中的點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)與硅光子芯片中通常存在的小波導(dǎo)的有效耦合。透鏡光纖在涉及空間有限和需要高耦合效率的高密度光子集成的應(yīng)用中尤為有價(jià)值。

圖3. 模式場轉(zhuǎn)換光學(xué)對準(zhǔn)與光波導(dǎo)

  芯片倒裝技術(shù)

  光啟源可以提供從硅光芯片wafer植銅柱(bump)到flip chip倒裝貼片的全流程解決方案，并且芯片倒裝焊接質(zhì)量和可靠性滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可放心導(dǎo)入生產(chǎn)。

圖4. Pillar bump掃描電鏡圖

圖5. 芯片倒裝切片圖

  散熱工藝

  針對不同的芯片封裝工藝(正貼WB、倒裝FC)，光啟源可以提供向上(to Lid)和向下(to Sub/Housing)散熱的解決方案。

圖6. 散熱仿真圖

  準(zhǔn)氣密封裝

  與數(shù)據(jù)中心光模塊和光引擎不同，相干長距離傳輸光模塊和光引擎對可靠性有更高的要求，需要產(chǎn)品長期、穩(wěn)定地工作。光啟源可對產(chǎn)品的超長期可靠性做針對性的工藝設(shè)計(jì)和開發(fā)，提供準(zhǔn)氣密封裝的解決方案，與非氣密封裝相比，大大提高產(chǎn)品內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定性，使產(chǎn)品在防水汽和外部臟污等能力大幅提升。

  光引擎與模塊PCB焊接質(zhì)量和可靠性

  光啟源對產(chǎn)品的開發(fā)，會(huì)充分考慮產(chǎn)品與上游和下游的工序銜接。對于光引擎這類產(chǎn)品，光啟源除了交付合格的光引擎產(chǎn)品本身，還會(huì)保證產(chǎn)品在客戶端與模塊PCB的焊接質(zhì)量，真正讓客戶放心使用。

  產(chǎn)品帶尾纖回流

  對于帶尾纖的產(chǎn)品需要整體過回流焊的問題，光啟源也摸索出一套完善的解決方法，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品(帶尾纖)SMT的貼片、回流前盤纖快捷、回流后散纖容易、整個(gè)過程零纖損。

  在全球范圍內(nèi)，硅光子技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用正不斷推動(dòng)行業(yè)向前發(fā)展。作為國內(nèi)唯一同時(shí)具備國產(chǎn)高速光組件、先進(jìn)封裝、CPO共封技術(shù)的廠商，光啟源首款商用核心產(chǎn)品——400G相干硅光光引擎成功突破硅光子技術(shù)瓶頸，利用硅光集成技術(shù)，集成了四路相位調(diào)制器和高速相干接收機(jī)，實(shí)現(xiàn)了64G Baud的傳輸速率，并具有小尺寸、高密度、光電混合集成、高可靠的FA耦合工藝等特點(diǎn)。目前，400G相干硅光光引擎累計(jì)出貨量已破萬，鞏固了其作為光通信系統(tǒng)發(fā)展中的重要參與者的地位。

  據(jù)悉，光啟源其他核心產(chǎn)品，如800G相干光引擎、高性能相干光源產(chǎn)品已經(jīng)送樣;800G/1.6T數(shù)據(jù)光組件、CPO光引擎正在研發(fā)中。這些核心產(chǎn)品將進(jìn)一步驗(yàn)證公司的專業(yè)性與稀缺性，奠定光啟源在細(xì)分賽道的領(lǐng)先地位。

  光啟源董事長王建利表示：“高速光電先進(jìn)共封裝是光互連系統(tǒng)中提升帶寬，降低成本、降低功耗、減小尺寸的關(guān)鍵技術(shù)。隨著高速光傳輸系統(tǒng)的升級換代、AI算力網(wǎng)絡(luò)的幾何式增長和自動(dòng)駕駛的快速發(fā)展，高速光互連將迎來爆發(fā)式增長。光啟源公司致力于高速光電先進(jìn)共封和光電集成技術(shù)，愿與業(yè)界同仁共同打造高速光互連的生態(tài)鏈?！?