承载设计、制造到封装的硅光平台

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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

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。

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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。

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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。

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