Герметичная упаковка для кремниевых фотонных модулей — когда оптические чипы проникнут в керамические дома

I. Почему оптическим чипам необходимо «жить» в керамических домах?

В сентябре мы представили процесс высокотемпературного совместного обжига керамики (HTCC): схемы закапываются «внутри» керамики и обжигаются за один проход. В этой первой статье месяца мы продолжаем рассмотрение одного из наиболее многообещающих направлений его применения: кремниевых фотонных модулей.

Проще говоря, кремниевая фотоника объединяет оптические устройства, которые когда-то были отдельными — лазеры, оптические волноводы, фотодетекторы и многое другое — на одном кремниевом чипе, подобно строительным блокам. Преимущества очевидны: резкое сокращение размеров и стоимости, а также возможность использовать зрелые линии по производству чипов для массового производства. В отрасли это широко рассматривается как неизбежный путь вперед для будущих сверхвысокоскоростных оптических модулей.

Но у оптических чипов есть ахиллесова пята — они чрезвычайно чувствительны к влаге. Когда слой оптического волновода на поверхности чипа подвергается воздействию влаги, потери при передаче заметно возрастают; в лучшем случае производительность падает, а в худшем — весь модуль не «загорается». Поэтому кремниевые фотонные чипы также нуждаются в влагозащищенном «доме», а керамическая упаковка — с ее превосходной герметичностью и поддержкой многослойной проводки — является идеальным выбором для такого «дома».

Керамические разъемы HTCC от Xuri могут одновременно содержать оптические чипы, схемы драйверов и структуры терморегулирования в различных кремниевых фотонных модулях, предоставляя клиентам кремниевой фотоники интегрированную основу для упаковки.

II. Шаг вперед: объединенная оптика — свет и электричество живут под одной крышей

На шаг дальше от кремниевой фотоники лежит самая горячая тема в отрасли: комбинированная оптика (CPO). При традиционном подходе оптические модули представляют собой автономные компоненты, подключаемые к переключателям, и электрические сигналы должны пройти долгий путь, прежде чем достичь оптических устройств. Совместная упаковка, напротив, объединяет оптический механизм и микросхему переключателя непосредственно на одной подложке, что резко сокращает пути прохождения сигнала и значительно снижает общее энергопотребление.

Это предъявляет новые требования к упаковке: более плотная проводка, меньшие потери сигнала и возможность размещения нескольких материалов — кремния, стекла, арсенида галлия и других — на одной подложке. А «гармоничное сосуществование нескольких материалов, обжигаемых за один проход» — это именно то, что является родиной керамической упаковки, что дает процессу HTCC новый этап развития.

Xuri рано заняла позицию в этом направлении, проводя совместные разработки с несколькими клиентами, поэтому керамическая упаковка продолжает играть ключевую роль в оптических модулях следующего поколения.

[Следующая статья] Дальше: герметичная упаковка для LiDAR — история упаковки двух маршрутов длины волны.

[Глоссарий]

1. Кремниевая фотоника: технология, которая объединяет оптические устройства, такие как лазеры, волноводы и фотодетекторы, на кремниевом чипе — небольшом, недорогом и массовом производстве.

2. Co-Packaged Optics (CPO): форма упаковки нового поколения, которая объединяет оптический механизм и микросхему переключателя на одной подложке, сокращая пути прохождения сигнала и снижая энергопотребление.