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硅光芯片封装
点击蓝字 关注我们硅光芯片封装 硅光芯片公司简介COMPANY PROFILE泰丰瑞电子有限公司致力于计算光互连芯片与封装，利用光互连实现片间超高速互联，构建模块化、可扩展的“超级芯片”，大幅扩展算力节点规模 同时，利用2.5D和3D先进封装工艺，有效缩短链路距离，提升能效。公司拥有领先的光电子芯片设计能力和封测技术，提供面向算力中心的硅基光电子芯片和互连系统。 全年多批次MPW流片服务，包括CUMEC,Compoundtek,AMF,Ligentec等国内外主 流硅基光电子芯片流片厂商。No.2光电芯片及模块测试提供各类无源、有源光电子光器件测试。 No.9光电子芯片控制电路设计面向光电芯片多通道大规模控制需求，提供配套控制电路设计、算法编写及上位机软件开发全流程设计服务产品介绍PRODUCT INTRODUCTION硅基光调制器芯片硅基光调制器芯片通过调制光信号的强度 蝶形光放大器提供的蝶形光放大器，内置单颗大功率SOA芯片，通过蝶形封装，光纤输出，具有高增益、低封装损耗、低噪声特点，可广泛运用于光通信、光器件测试蝶形光放大器提供的蝶形激光器，内置单颗大功率CW DFB
31500编辑于 2025-10-04 - 来自专栏硅光技术分享
硅光芯片的耦合封装
这篇笔记整理下硅光芯片的耦合封装方案。硅光芯片的耦合器主要分端面耦合和光栅耦合两种，对应的封装方案可谓五花八门，这里选取一些典型的方案。 Intel选取了片上异质集成激光器的方案，因而不存在耦合封装这一问题。 1. 端面耦合 a) IBM方案 关于IBM的耦合封装方案，之前的笔记IBM的硅光封装方案介绍过。 IBM走的技术路线是端面耦合，并结合它们自己的foundry，开发了两种对应的耦合封装方案。其一，如下图所示， ? （图片来自文献1） 在硅光芯片端面处进行刻蚀，形成V型槽阵列，用于放置光纤阵列。 Si柱，用于支撑DFB激光器，然后将DFB倒装到硅光芯片上，如下图所示， ? 耦合封装与光芯片的设计密切相关，也需要结合EIC的封装整体考虑。成本，良率，耦合效率，是否可大规模生产，这些也都是需要考量的因素。
9.8K75发布于 2020-08-13 - 来自专栏硅光技术分享
硅光芯片与电芯片的封装
上周中国科协发布了2020重大科学问题和工程技术难题，硅光技术榜上有名，“硅光技术能否促成光电子和微电子的融合？”。这篇笔记聊一聊硅光芯片与电芯片的封装方案。 ? 如何巧妙地设计封装结构，使得硅光芯片和电芯片之间形成有效的信号互联，成为产业界的一个关注重点。 目前，硅光芯片与电芯片的封装形式主要有四种方式：1) 单片集成，2) 2D封装, 3) 3D封装， 4) 2.5D封装。以下对这些技术方案分别做介绍。 1. 该方案的一个变体是，在硅光芯片中形成TSV, 通过TSV直接与基板互联，如下图所示，硅光芯片同时作为interposer。 ? 由于硅光芯片的特殊性，不能直接采用传统EIC的封装方案，还涉及到光的耦合封装，需要重新开发相关技术，因此封装成本在硅光产品中占有较大比重。
5.3K43发布于 2020-08-27 - 来自专栏硅光技术分享
硅光耦合封装新方案：熔接光纤与硅光芯片
这篇笔记介绍一篇最近的硅光封装进展。美国罗切斯特大学研究小组最近报道了一种新型的硅光芯片耦合封装方案 Optica 6, 549(2019)，即使用熔接的方法将光纤与端面耦合器连接，耦合损耗为1dB。 耦合封装是硅光产品大批量生产中的重要环节之一。能否实现快速、低成本、高耦合效率的硅光芯片封装，直接决定了产品的竞争力。Rochester大学的新方案，其结构示意图如下， ? （图片来自文献1） 耦合器为悬臂梁型端面耦合器，悬臂在芯片外凸出一部分，用于和光纤连接。通过CO2激光器的照射，SiO2悬臂和裸纤熔接在一起，SiO2悬臂与光纤之间形成稳定的化学键。 SiO2强烈吸收10.6um波长的光。实验中CO2激光器的功率为9W, 照射时间为0.5s。 （图片来自文献1） 相比于现有的耦合封装方案（可参看硅光芯片的耦合封装），光纤熔接的方法显得特别简单，既不需要额外的结构设计(V-groove, 聚合物，interposer等)，也不需要特殊的光纤（斜切光纤
3.8K31发布于 2020-08-13 - 来自专栏硅光技术分享
硅光芯片与InP光芯片比较
接着前两篇笔记光芯片的材料体系比较 和 基于InP的光芯片简介 ，这一篇主要从性能和成本比较下硅光芯片与InP光芯片，究竟孰优孰劣。 我们先来看一下国际上几个主要fab厂所加工出的光芯片性能， ? 总体说来，硅光芯片和InP光芯片各方面的性能相差不大，唯一的区别是InP可以单片集成激光器，而硅光芯片需要混合集成InP材料作为激光器。 我们经常听到硅光的优势之一是“成本低、与CMOS工艺兼容”。 因此，基于硅光芯片的光收发器受到青睐。硅光的机遇在200G或者更高？是否还存在其他应用领域，对成本的要求也比较高？基于光芯片的传感器？ 虽然硅光芯片材料本身价格低，但是封装以及良率等因素，都会导致产品的成本上升，并不能简单笼统地说硅光价格便宜，有优势。能否在价格上能竞争得过InP芯片，还需要综合考量。 但是现阶段硅光相对于InP的优势并不明显，硅光芯片还有许多问题需要解决。混合集成InP激光器是最为可行的解决硅光激光器问题的方案。
8.5K22发布于 2020-08-13 - 来自专栏硅光技术分享
硅光芯片的光源
这一篇笔记聊一聊硅光芯片的光源问题。公众号里写了很多硅光相关的专题，但是一直没有提及光源问题。在硅光芯片上可以单片集成调制器、探测器等，并且性能优良，但是不能发光是硅材料的短板，没有较好的解决方案。 具体来说，可以细分为三种：第一种是flip-chip方案，直接将封装好的III-V激光器贴到硅光芯片上；第二种是wafer/die bonding方案，将III-V的裸die贴合到硅光芯片上，后续再对裸 Flip-chip方案 该方案将激光器LD直接倒装焊到硅光芯片上，思路比较简单，工艺也比较成熟。但是该方案对贴装的精度要求比较高，时间成本较大，并且集成度不够高。 Macom的资料比较少，细节不是特别清楚，下图是官网上给出的硅光芯片示意图， ? 由于其他器件（调制器、探测器等）已经相对成熟，所能达到的性能指标差别不大，而光源作为硅光芯片重要的组成部分，其方案的优劣直接决定了产品的竞争力。
4.3K20发布于 2020-08-13 - 来自专栏硅光技术分享
IBM的硅光封装方案
Intel与IBM在硅光领域深耕了多年，Intel已经推出了基于硅光的PSM4和CWDM4产品。目前IBM还没有硅光相关的产品问世，但是经常可以看到其技术进展报道。 这篇笔记主要介绍下蓝色巨人的硅光封装方案，相关内容可以在IBM官网查阅到(https://researcher.watson.ibm.com/researcher/view_group.php? 总体说来，IBM的硅光封装方案主要分硅光芯片的耦合和芯片间的组装两类，其中硅光芯片的耦合封装方案又细分为两种：1）基于fiber array的组装方案，2）基于polymer波导的组装方案。 基于光纤阵列的耦合封装方案 该方案的原理图如下图所示， ? 其中光纤阵列与MT头相连，硅光芯片端面处刻蚀V型槽阵列，用于放置光纤阵列。 焊料太少的话，芯片无法在水平方向移动；焊料太多的话，竖直方向的对位存在误差。 ? 实验中，他们使用两颗硅光芯片验证这一方案，两个芯片贴装后的光耦合损耗为1.1dB。
2.9K31发布于 2020-08-13 - 来自专栏硅光技术分享
TSMC的硅光封装路线
在这周的2021 HotChips会议上，台积电发布了最新的3D封装技术路线图，其中涉及到硅光相关的新型异质集成封装(heterogeneous integration)技术，台积称之为COUPE。 文献1中首先回顾了硅光封装形式的演变，从pluggable optics到on-board optics, 再到最近非常火热的co-packaged optics, 如下图所示， 为了达到更大的带宽和更高的能效比 ，业界有一部分企业在推进EIC-PIC单片集成(monolithic integration)的路线(参看GlobalFoundry的300mm硅光子工艺平台), 如下图左图所示，在同一个芯片上同时加工电器件与光器件 简单整理一下，TSMC揭开了其硅光封装的神秘面纱，采用了异质集成的硅光封装路线，电芯片和光芯片放置在同一个基板上，通过wire bonding的方式互联，能效比与带宽得到了提高。 看起来台积的野心很大，从EIC和PIC的芯片加工，再到后端的封装，它提供了整套的解决方案，想吃下整块蛋糕。 文章中如果有任何错误和不严谨之处，还望大家不吝指出，欢迎大家留言讨论。
2.7K30发布于 2021-09-18 - 来自专栏硅光技术分享
3D 硅光芯片
这一篇笔记主要分享一篇硅光的文献进展，个人觉得很有意思，High-Density Wafer-Scale 3-D Silicon-Photonic Integrated Circuits。 该工作由加州Davis分校研究小组完成，他们实现了基于3-D光芯片的LIDAR系统。关于LIDAR, 感兴趣的读友可以参看这篇笔记 光学相控阵列， 这里不做赘述。 加州Davis分校研究组所提出的基于硅光的3D PIC，整体结构如下， ? （图片来自文献1） 右图中的小方格是一个结构单元，每个cell由两层硅光PIC芯片和一层EIC芯片构成。 这三个芯片放置在基于SiN光波导系统的垫片(interposer)上。最上层的PIC由光栅阵列构成，中间一层的PIC主要包含分光器（光芯片中的分束器）和相位调制器。 更详细的芯片结构如下图所示， ? 几点看法： 目前2D 硅光芯片的集成度其实还没有那么高，对器件密度提高的需求不是主要矛盾。虽然3D PIC的想法很好，有很好的前瞻性，但从应用需求和加工难度来看，还是实用性不够强。
1.9K30发布于 2020-08-13 - 来自专栏硅光技术分享
晶圆级气密封装的MEMS型硅光芯片
这篇笔记介绍MEMS型硅光芯片封装的一则最新进展，瑞典皇家理工学院KTH研究组联合洛桑联邦理工学院EPFL、爱尔兰的Tyndall、IMEC等多个机构，共同开发了MEMS硅光芯片晶圆级的气密封装技术(hermetic 如果想推动MEMS型硅光芯片的商用化，必须想办法解决该问题，克服环境扰动对光器件的影响，采用气密封装可以解决该问题。关于MEMS型光波导，可以参看这篇笔记基于MEMS的硅基32x32光开关阵列。 而在硅光芯片上利用顶层金属加工出相匹配的金属图案，然后作为密封盖的SOI晶圆bonding到硅光芯片上(利用各自的金属层)，最后去除handle wafer, 在需要保护的MEMS波导区域形成所需的硅密封盖 下图为glass interposer倒装在该硅光芯片的示意图，芯片中共包含599个bump。 KTH的这一晶圆级气密封装方案无疑为MEMS型硅光芯片的实用化打开了一扇大门，下一步应该会验证电芯片flip-chip到气密封装后的MEMS硅光芯片。
2.5K20编辑于 2022-06-14 - 来自专栏硅光技术分享
基于硅光芯片的深度学习
他们在硅光芯片上，利用56个级联的Mach-Zehnder干涉仪，演示了两层结构的深度学习网络，并验证了对4个元音的识别，准确率为76.7%。 这篇文章将两个研究热点，硅光（silicon photonics）和深度学习（deep learning）结合在一起，引起了很大的关注。 首先，我们来看一下深度学习是如何与集成光路联系在一起的。 这也是人们致力于光学芯片研究的初衷，将体块光学元件等效地在光芯片上实现，一方面体积很小，利于大规模扩展，另一方面由于光学元件已经固化在芯片中，其相位稳定。 硅光芯片，因为其较大折射率差，与CMOS工艺兼容，可片上集成Ge探测器、损耗低等优势，成为研究的一个热点（这个在以后的文章会展开讲）。 MIT研究小组正是基于硅光芯片，设计了由很多组MZ干涉器形成的集成光路，实现了光学深度学习。其中每个定向耦合器（directional coupler）的结构示意图如下, ?
1.4K10发布于 2020-08-13 硅光芯片的可靠性
由此可见，硅光芯片在可靠性方面具有非常大的优势。 光器件层面 在同一个硅光测试芯片上布置多个独立的有源光器件，并贴在一个测试PCB板上，构成一个test vehicle, 通过PCB板上的DC接口可对光器件供电，如下图所示。 这一层级，对于外置光源的方案，相关的检测得后置到封装完成后(SIP级别)。 d. Package级别 这一层级，电芯片与光芯片通过不同的封装方式集成在一起。 为了保障较高的可靠性，硅光芯片从晶圆加工到晶圆测试、封装、到最终组装成模块，每一个环节都需要严格把控，进行相关的可靠性验证测试。 对于一些容易发生失效的光器件，需要重点关注并采取相应的措施。一个高可靠性的硅光芯片，将更能满足AI场景下高带宽、高密度的互联需求，并在AI浪潮中扮演更为重要的角色。
62411编辑于 2025-12-17- 来自专栏Dance with GenAI
PI硅光芯片大规模量产
400 毫秒，精度达纳米级，解决了硅光子晶圆级测试与封装的规模化难题。 固件内置梯度搜索算法，根据光功率梯度相位自动调整运动方向，支持多器件协同优化（如输入输出端联动对准）。 FMPA 对硅光子产业化的最大价值是突破规模化生产的效率瓶颈。 传统单通道对准无法满足硅光子器件的高密度集成需求（单芯片含数百通道），而 FMPA 的并行对准能力使多通道器件测试时间从数天缩短至数小时，推动硅光子从实验室样品走向商用产品（如 800G 光模块量产周期从 自动化封装系统：与ficonTEC、PI合作开发 6 轴封装平台，支持芯片与光纤阵列的批量键合，对准精度 ±20nm，产能达1000 器件 / 小时（传统手工封装仅 50 器件 / 小时）。 生态整合：与 EUV 光刻、3D 集成技术联动，实现 “设计 - 制造 - 测试” 全流程自动化，目标 2025 年硅光子量产成本降至 $100 / 芯片 以下。
69610编辑于 2025-07-03 - 来自专栏硅光技术分享
Rockley Photonics的血糖监测硅光芯片
（图片来自文献2） Rockley的方案中，除了可见光LED光源之外，还配置有近红外光源，可以穿透到更深层的皮肤中，再结合硅光芯片的片上光谱仪，进而获知用户的血液里血糖、酒精等物质的浓度信息。 硅光芯片出现在第一部分，一方面通过微环产生频率梳光源，另一方面在光芯片上实现片上光谱仪，用于分析散射回来的光信号，从而得知血糖的浓度。 这里面涉及到的SiN芯片与III-V芯片异质集成，正是Rockley硅光工艺(Rockley的硅光技术)的一个特色。 另一方面，Rockley特有的硅光工艺，使得其在频率梳以及AWG这两个芯片的加工中发挥优势。Rockley的硅光技术采用的是3um厚硅工艺，有些非主流。 Rockley无疑让人们重新关注这一应用领域，如果未来能够在运动手环上成功商用，对硅光芯片的影响是巨大的。 文章中如果有任何错误和不严谨之处，还望大家不吝指出，欢迎大家留言讨论。
2.8K52发布于 2021-11-23 - 来自专栏硅光技术分享
硅光芯片的晶圆级测试
如果硅光芯片开始大批量生产，如此低效率的测试显然需要改善，必须采用高速、有效、可靠的测试方案。这篇笔记整理了一些用于晶圆级测试的方案。 文献1中进行了一个有趣的估算，商用的晶圆级自动化测试设备约200万美元，测试时间1s相当于花费3美分，而一个10mm^2的硅光芯片成本约10美分，因此如果单个芯片测试超过3秒，那么测试的费用就会大于芯片的成本 硅光芯片的耦合方案主要分两种，即端面耦合器和光栅耦合器。其中，端面耦合器虽然耦合效率高，带宽大，但是由于其位于芯片的两端，不方便做片上的在线测试。 端面斜切的PLC探针 该方案使用端面斜切的PLC芯片。PLC芯片放置于端面的刻蚀槽中，光场在斜切处反射进硅波导中。其结构示意图如下图所示， ? （图片来自文献1） 晶圆级测试对于降低硅光芯片的成本意义重大，唯有实现快速高效的在线测试，才能提高光芯片的良率。在芯片设计时，也需要考虑到方便后续的测试，两者相辅相成。
4.4K30发布于 2020-08-13 - 来自专栏硅光技术分享
基于硅光芯片的光学扫描器
日本一个研究组最近在Optics Express报道了他们基于硅光芯片实现光学扫描器(optical scanner)的工作。这里详细介绍下这篇工作。 光学扫描器的原理图如下图所示， ? 光耦入进芯片后，通过光开关阵列(optical switch array)选择不同的路径。光场最终通过光栅耦合器阵列(grating array)耦出芯片。光栅耦合器位于透镜的焦平面上。 总体说来，目前硅光芯片的building block基本固定（虽然不同公司/机构单个器件的性能迥异），人们正致力于使用这些积木去构建更复杂的系统。 最简单的系统可能是基于硅光的transceiver， 由耦合器、调制器和探测器等构成，器件数目较少，光路相对简单。相对复杂的系统有光相控阵列、光神经网络等。 这篇进展的版图中，芯片大部分面积用来金属走线。笔者最近在绘制一些版图，大部分时间都花在金属布线上。也许将来，硅光领域也会类似集成电路，有系统架构师这样的职位。
1.5K40发布于 2020-08-13 - 来自专栏硅光技术分享
Rockley Photonics的血糖监测硅光芯片(续)
上篇笔记(Rockley Photonics的血糖监测硅光芯片)发出来之后，有几位朋友在后台和微信群里提了些问题。小豆芽整理了一下，这里做一些回复。 1. 拉曼光谱检测只需要单一波长 拉曼散射的原理如下图所示， （图片来自https://integratedoptics.com/Raman-Spectroscopy） 当特定波长的光入射到某种物质上时，光与分子发生相互作用 而很小一部分的光(大约为1e-9)与分子发生非弹性碰撞，光子的能量发生变化，这一过程称为拉曼散射。不同物质的拉曼光谱分布不同，可以作为物质的身份证，如下图所示。 2）更大的光功率 由于频率梳光谱是分立的，光功率集中在每个单一频率上，对应的光功率得到提高, 降低了整个系统的功耗。 芯片的尺寸大小，对于手环来说是非常重要的一个参数。 频率梳方案和传统LED方案的对比，如下图所示。采用频率梳光源的出发点是提高拉曼光谱的分辨率和准确性。
2.4K40发布于 2021-12-01 - 来自专栏硅光技术分享
利用硅光芯片实现算术逻辑单元(ALU)
最近，UT-Austin研究小组利用硅光芯片实现了光电混合的算术逻辑单元，相关文章发表在最新一期的Nature Commuications上, 文章标题为"Electronic-photonic arithmetic
95030发布于 2020-08-13 - 来自专栏硅光技术分享
硅光芯片中的偏振相关器件
这篇笔记整理下硅光芯片中的偏振相关器件。 硅波导的典型尺寸为500nm*220nm，这主要是为了满足单模条件的要求。该尺寸同时支持TE0模和TM0模式，模场分布如下图所示， ? 尽管如此，光芯片中仍然使用的是TE模式，主要原因有：1）调制器仅支持TE模式，其需要通过脊形波导形成电学结构，2）TM模的弯曲半径更大。 （图片来自文献5） 基于PSR, 人们提出了polarization diversity的方案，也就是在两个输出端口连接相同的接收光路，如下图所示。该方案将同一光路复制两份，芯片的尺寸增大一倍。 以上是对硅光芯片中偏振相关器件的一个总结，由于硅波导的宽度与高度不等，决定了其对偏振敏感，进而需要额外的器件来操控偏振自由度, 使得光场保持在TE模式。 而其他材料体系的光芯片，波导可以制备成方形，也就不存在偏振敏感的问题。另外，由于波导加工的不完美性，导致波导结构存在不对称，进而使得光场偏振性质发生改变。在分析实验结果的时候，可能会遇到这一问题。
5.6K21发布于 2020-08-13 - 来自专栏硅光技术分享
Luceda IPKISS 针对硅光LiDAR芯片设计的进展
最近，硅光领域的初创公司 SiLC Technologies 推出了一系列名为 Eyeonic Vision 的产品，可应用于商用 FMCW 激光雷达。 这些产品的工作范围可覆盖从几十米到一公里的距离，这一创新标志着硅光技术在商业激光雷达产品中的广泛应用迈出了重要的一步。 LiDAR with Eyeonic Vision Chip (图片源于:https://www.silc.com/product) 硅光技术在商用领域不断成熟发展，这不仅得益于硅光芯片产线的不断升级和良品率的提高 在硅光 FMCW 激光雷达方案中，实现高密度的扫描和发射部件设计是提高系统点云质量和扩大探测距离的常见策略之一。 这个工具有助于促进硅光技术在激光雷达领域中的应用和创新。
1.1K40编辑于 2023-11-03
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