硅光技術(shù)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化為什么那么難？

  雖然硅光集成技術(shù)具有巨大的市場前景，目前的硅光技術(shù)也仍然面臨很多的挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在以下方面：

  激光器大規(guī)模集成：典型的硅光器件針對的是單模光纖的通信波長(1260nm~1625nm)，由于硅是間接帶隙材料，在這個波段發(fā)光效率較低，所以仍需使用III-V族(如InP)材料制造激光器。常用的做法是用發(fā)光效率比較高的材料來制造激光器，再通過特殊的工藝如分立貼裝(Flip-chip)、晶圓鍵合以及在硅材料上直接生長III-V族材料的外延生長技術(shù)等和硅基材料集成在一起，大規(guī)模集成的工藝還有待成熟。

  硅光器件的性能問題：目前的硅光技術(shù)已可以實現(xiàn)或替代很多傳統(tǒng)的光器件，但還有一些需要克服的技術(shù)難題，比如如何減少硅波導(dǎo)的損耗、如何實現(xiàn)波導(dǎo)與光纖的有效耦合、如何克服溫度對于功率和波長穩(wěn)定性的影響等。這些挑戰(zhàn)會影響到硅光技術(shù)的普及以及在電信場景中的應(yīng)用。

  成熟的Foundry廠和工藝流程：在研發(fā)或小規(guī)模生產(chǎn)階段，一些研發(fā)型晶圓廠或研究所都可以提供硅光公共流片服務(wù)，如比利時的IMEC、新加坡的AMF、美國的AIM，以及國內(nèi)的中科院微電子所、重慶聯(lián)合微電子等。而在大規(guī)模生產(chǎn)階段，為了提高產(chǎn)量和降低成本，需要大型Foundry廠的支持和成熟的PDK文件。一些大型晶圓廠如Global Foundry、TSMC等也在逐漸開展和完善硅光流片能力。

  測試流程和方法：與常規(guī)的大規(guī)模集成電路芯片不同，光電芯片本身成本高、制造流程多、工藝復(fù)雜、廢品率高，因此需要先在晶圓上進(jìn)行測試和篩選再和其它電芯片進(jìn)行集成，以避免殘次芯片造成的不必要的后期封裝成本。

  文章來源：微信公眾號“測量的知識”