承载设计、制造到封装的硅光平台

电子发烧友网报道（文/周凯扬）虽然一些学术研究的突破往往与商业化之间还存在着很大的差距，也缺乏完整的上下游市场生态。但这并没有阻碍半导体产业为了追求极致性能的脚步，而且在硅光这一技术上，却已经开启了商业化的进程，也建立了一个健康的生态系统，还有半导体传统硅行业的支持。
 
以数据中心和通信市场为例，400G和800G网络已经成为大势所趋，各国未来建设骨干网络都会用上基于硅光技术的光通信模块。但硅光技术的应用却又不仅限于光通信。激光雷达带来的光学传感需求也是带领其走向庞大汽车市场的关键，而基于硅光技术的固态激光雷达可将成本降低一个量级，同时进一步减小体积。

硅光制造平台 / Yole

 
无疑硅光产业已经迎来了拐点，在自动驾驶和数据中心这两大增量市场的刺激下，无论是设计、制造还是封装，硅光平台都可谓走上了快车道。
 
国内外硅光平台
 
在此前的文章中，我们已经对新思、Cadence等EDA公司在硅光设计上的布局进行了介绍，但实际上，国内也有在设计上看向硅光的厂商，那就是光通信模块厂商旭创科技。旭创科技内部成立的旭创研究院在近日发布了一体化光电芯片EDA设计软件PIC Palette（矽绘），集仿真、版图绘制、检查和测试为一体。旭创科技官网的说明中写道，该软件底层基于Python打造，学习和使用成本低，扩张性强。同时，PIC Palette能够兼容主流硅光代工厂的PDK，也支持自建PDK和定制化。

PIC Palette各大模块 / 旭创科技

 
根据PIC Palette创始人吴昊博士的说法，PIC Palette的目的就是为了解决现有EDA软件生态不兼容、费用不低廉、使用不便捷和纠错不完善的问题。这一点从PIC Palette的授权和使用模式也可以看出一二，PIC Palette提供个人用户免费1年可续期的免费版和按年订阅的专业版，后者支持端口自动对齐等高级功能。
 
得益于硅光技术的兴起，现在不少主流的晶圆代工厂都开始重视起这一特种工艺。毕竟硅光的定义很明确，也就是将高密度的光电集成电路利用CMOS工艺来实现的技术，为了在芯片上以低成本实现复杂的光学特性，制造工艺必须过关。
 
AMF是一家在硅光技术领域有着15年经验的先驱厂商，在设备和制造工艺上都有着自己独特的IP，而在制造上靠的正是他们的200mm晶圆厂。AMF提供基于新思、Mentor、Luceda和Lumerical（Ansys）的PDK。
 
除此之外，还有高塔半导体，高塔的硅光工艺平台主要由位于美国的200mm晶圆厂提供，拥有基于Cadence、Luceda、Mentor和新思的代工厂PDK。与此同时，高塔半导体还和新思与OpenLight（由新思和瞻博网络共同成立的公司）达成了合作。

OpenLight硅光工艺平台 / OpenLight

 
得益于此，OpenLight提供了世界首个集成激光器的开放硅光工艺代工平台，每个光电集成电路可以拥有数百或数千个激光器，且均能实现晶圆级的单片集成。更重要的是，OpenLight的开放硅光工艺平台将借助高塔半导体的PH18DA工艺推出MPW共乘计划，还会推出400G和800G的参考设计。
 
国内的联合微电子中心则早在2020年就对外发布了基于180nm的硅光工艺PDK，支持设计、制造、封装和测试全流程，可以提供MPW或单一用户的硅光芯片流片，还有EPDA设计服务，支持的主要硅光器件包括观赏耦合器、任意功分器、MMI、波分复用器等等。目前联合微电子中心也推出了高速光模块芯片、激光雷达芯片和AI芯片等多种解决方案。
 
结语
 
可以看出，从设计到制造封装上，硅光已经跑通了全流程，但目前因为并非所有晶圆厂、封装厂都加入了硅光工艺的行列中来，即便拥有硅光工艺的厂商们也未开始激进的产能扩张，仍在等待一个成熟的市场。至于设计上，很明显国内外厂商都已经有了深度布局，无论是自己开发还是收购，也都获得了长足的进展和晶圆厂的支持。但有归有，我国还是得继续加大硅光EDA、工艺和封测这三大薄弱环节的投资，这样才不会在硅光迎来大规模商用后出现短板。