Juniper/Aurrion的異質(zhì)集成工藝

2019年OFC，Juniper公司展出基于硅光技術(shù)的100G QSFP28和400G QSFP-DD封裝的兩款光模塊，成為又一家推出光模塊產(chǎn)品的設(shè)備公司。

Juniper Networks，中文名：瞻博網(wǎng)絡(luò)，2016年8月，以1.65億美金收購(gòu)硅光子公司Aurrion，獲得硅光技術(shù)。

硅光子公司Aurrion，成立于2008年，創(chuàng)始人為UCSB的Alexander Fang和John Bowers教授。Aurrion是一家光芯片的fabless公司，最核心的技術(shù)是InP等III-V材料與Si光芯片的異質(zhì)集成技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)單片集成的硅光收發(fā)器。

這種技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過Intel光模塊的商業(yè)驗(yàn)證，Intel的硅基激光器技術(shù)也是與UCSB John Bowers教授合作開發(fā)獲得，兩者源出同門。

1.異質(zhì)集成工藝

Juniper/Aurrion的異質(zhì)集成工藝的一個(gè)簡(jiǎn)單示意如下圖所示：

Juniper/Aurrion的異質(zhì)集成工藝

[From：Juniper]

（1）先制作好硅光無源器件，將III-V族材料鍵合在硅晶圓上，這里可以鍵合多片，只在需要III-V族材料的區(qū)域鍵合即可；

（2）III-V族晶圓材料襯底的移除；

（3）III-V族器件的制作工藝，這里III-V族器件與硅波導(dǎo)的對(duì)準(zhǔn)通過光刻工藝實(shí)現(xiàn)；

（4）制作電極、氣密性處理、后端測(cè)試等工藝。

2. 400G PIC和OPTO-ASIC

Juniper的400G FR4和DR4單片集成光芯片

[From：Juniper]

Juniper的Opto-ASIC芯片

[From：Juniper]

Juniper的硅光芯片將Tx和Rx端的所有功能器件都集成在了同一個(gè)Si芯片上，其工藝在主流的Fab廠制作。其光芯片的設(shè)計(jì)中，利用光開關(guān)制作了光環(huán)回結(jié)構(gòu)，可以在生產(chǎn)線上進(jìn)行環(huán)回測(cè)試，提升良率。

其Opto-ASIC是將硅光芯片、MCU和各種ASIC芯片利用flip-chip工藝封裝在同一個(gè)PCB襯底上，芯片的一端預(yù)留光纖接口，因光電芯片配合緊密，信號(hào)完整性更好。Opto-ASIC連接上光纖、加上電源芯片、少量阻容元件和PCB板就是一個(gè)光模塊。另外，Opto-ASIC支持回流焊工藝，這一點(diǎn)在實(shí)際生產(chǎn)中非常重要。

3. Pluggable、OBO、Co-package

Juniper的Opto-ASIC是一個(gè)兼容性很強(qiáng)的模塊化設(shè)計(jì)思路，Opto-ASIC只需要更換PIC就可以實(shí)現(xiàn)400G DR4和400G FR4的切換，兩種模塊還可共用同一套PCBA，這樣可以降低成本。

Juniper的400G DR4和FR4硅光模塊

[From：https://www.650group.com/blog/junipers-ofc-photonics-announcement-is-a-big-deal]

另外，Opto-ASIC還可以輕松實(shí)現(xiàn)COBO封裝和On-Board Opto-ASIC。下圖一個(gè)板載光學(xué)交換機(jī)的示意圖，將32個(gè)Opto-ASIC通過回流焊的方式焊接在交換機(jī)的PCB板上，Opto-ASIC光接口固定在前面板，實(shí)現(xiàn)32x400G端口的12.8Tbps交換容量的交換機(jī)。

Opto-ASIC的無限擴(kuò)展

[From：Juniper]

Juniper未來規(guī)劃通過3.2Tbps（光8x400G，電32 lanes 112G）的Opto-ASIC實(shí)現(xiàn)51.2Tbps的光電合封芯片。3.2TbpsOpto-ASIC通過3D封裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

Juniper的Co-packaged Optics規(guī)劃

[From：Juniper]

責(zé)任編輯：lq