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硅光技术持续发展,技术上不断取得突破

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硅光技术持续发展,技术上不断取得突破

从发展历程看,硅光集成技术将遵循由光子集成→光电集成的发展过程,待技术成熟后指向芯片内部光互联。目前,通信领域的硅光模块属于光子集成范畴,从制造工艺看可分为两类:单片集成与混合集成。

单片集成主要利用传统的CMOS工艺,在硅晶圆上集成多个光器件。不过,硅的发光效率较低,无法作为光源,成为单片集成的瓶颈。一个折中的方法是:无源光器件在硅衬底上阵列化,光源采用III-V族半导体,混合集成技术应运而生。混合集成需要将III-V族半导体激光器键合在硅衬底上。键合技术包括利用DSV-BCB紫外胶键合,以及运用低温氧分子等离子键合等。
在硅光集成领域,Intel是耕耘最早、技术最为完善的厂商。其中2004年至2010年是Intel的技术突破期,2010年至2016年是商用准备期。大量的研发费用投入为2016年的硅光模块商用奠定了坚实的基础。对于Intel而言,未来计算机芯片的内部光互联是其长远目标,在通信领域的硅光模块商用可谓初次试水。即便如此,Intel的硅光模块对于传统三五族半导体光模块依旧形成了不小的冲击。硅光模块的主要器件包括:在硅衬底表面集成激光器(III-V族半导体,以InP为主)、调制器(铌酸锂LiNbO3,具有优异的电光效应)、光探测器(Si中掺Ge)、硅波导(Si对于1.31μm/1.55μm通信波段透明)、波分复用及解复用器、耦合器等。

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