来历：逍遥科技
弁言
已往十年，光电子集成芯片技能取患上显著进展，运用规模已经从传统的收发器扩大到光计较、生物医学传感、光互连及消费电子等多个范畴。跟着人工智能及呆板进修硬件对于光学解决方案需求的增加，高密度电光互连的多芯片模块需求日趋增长。但该行业于电气及光学assembly和封装方面面对庞大挑战，尤其是于提高密度、带宽以和开发合用在年夜范围出产的经济高效assembly工艺方面[1]。
近况与挑战
今朝，晶圆厂出产的光电子集成芯片的assembly技能重要集中于原型设计及小批量出产上。图1展示了利用直接毗连光纤阵列单位(FAUs)对于光电子集成芯片举行光耦合的传统要领。虽然这类要领合用在原型设计，但因为触及年夜量分立元件及疏松光纤，不合适年夜范围出产。
图1展示了传统的光纤阵列单位耦合，显示了当前光电子集成芯片assembly要领的繁杂性及局限性。
行业面对要害的成本挑战：assembly成本占集成光电子器件总成本的约80%，而典型半导体器件仅占20%。这类差异凸显了简化、可扩大assembly要领的火急需求，以促成光电子集成芯片从小众解决方案向主流运用改变。
进步前辈封装解决方案
为应答这些挑战，该行业正于推进光电子集成芯片封装的 半导体化 ，于顺应光互连怪异需求的同时，采用经验证的半导体行业工艺。芯片集成技能中央(CITC)及vario-optics正于开发一种可扩大的板级assembly观点，有用联合电气及光学元件。
图2展示了利用玻璃基板的进步前辈封装观点，顶部为光学重漫衍层，底部为电气重漫衍层，实现了周全的芯片到芯片及芯片到外部通讯。
该观点采用板级扇出设计，电气及光学chiplet均安装于板上。体系包罗电气及光学重漫衍层(eRDLs及oRDLs)，用在周全毗连。穿透玻璃导通孔(TGVs)使电气互连可以或许于板面之间穿越，同时采用倒装芯片焊接技能固定电子集成芯片及光电子集成芯片。
聚合物波导技能
该进步前辈封装要领的要害立异是利用聚合物波导。这些布局可使用紫外光刻技能于各类基板上年夜量制造，具备多个上风：
焦点尺寸及模场直径的矫捷性
与多种光电子集成芯片技能的兼容性
与传统要领比拟制造成本较低
撑持经常使用波长的单模操作
高功率毁伤阈值
优良的情况不变性
与回流焊工艺的兼容性
图3显示了差别平台的模场直径，凸起了聚合物波导于匹配差别光学要求方面的多功效性。
耦合技能与优化
U8国际官网该行业开发了多种将光电子集成芯片毗连到光学重漫衍层的要领。每一种要领都具备怪异的上风及挑战：
图4比力了边沿耦合、光栅耦合器及绝热耦合，显示各自的上风及局限性。
图5仿真成果展示了绝热耦合的效率，显示经由过程优化设计参数可实现低至0.08 dB的耦合损耗。
渐变场（绝热）耦合技能体现出尤其优秀的机能，于1550纳米波长下实现低至0.2 dB的耦合损耗。这类要领具备多个上风：
宽松的横向瞄准公役（±2微米）
宽阔的事情波长规模
与各类光电子集成芯片技能的兼容性
经由过程近场彼此作用的高效能量通报
将来瞻望
于单个封装中集成电子及光电子技能代表了光电子集成芯片assembly及封装乐成半导体化的要害步调。进步前辈的板级工艺联合高效的耦合要领，于满意要害要求方面显示出巨年夜潜力：
光互连损耗低在1dB
跨越1微米的宽松瞄准公役
使用主动化无源瞄准的经济高效assembly要领
这些技能的连续成长对于在鞭策光电子集成芯片于电信到消费电子等各类运用中的广泛运用具备主要意义。
参考文献
[1] N. Flöry, V. Strässle, S. Dorrestein, and T. de Oliveira, Advancing the semiconductorisation of photonic chip packaging, PIC Magazine, vol. 4, pp. 32-39, 2024.
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