《Tower计划开发集成式硅上激光光子学铸造工艺》

  • 来源专题:集成电路
  • 编译者: Lightfeng
  • 发布时间:2021-01-10
  • 以色列集成电路晶圆代工制造商高塔半导体(Tower Semiconductor Ltd)宣布正在参加通用微型光学系统激光器(LUMOS)计划,创建了一种集成的硅上激光光子学铸造工艺,该工艺可以将高性能III-V激光二极管与Tower的PH18生产硅光子平台相结合,LUMOS计划由美国国防高级研究计划局(DARPA)给予部分支持。高塔半导体在以色列Migdal Haemek设有制造厂,其美国子公司在加利福尼亚州Newport Beach和德克萨斯州圣安东尼奥市拥有制造厂。

    准备好后,多项目晶圆(MPW)的运行将与新工艺协调。流程开发套件(PDK)的初始版本预计在2021年发布,并将包括激光器和放大器模块。

    Tower表示,在硅上进行激光集成的好处有很多,不仅可以提高激光器的密度,还能够减少激光器与光子之间的耦合损耗,并且减少所需组件的数量以及简化封装方案。可以与Tower的无源和有源硅光子元件套件结合使用时,例如硅和氮化硅波导、Mach-Zehnder调制器(MZM)和锗(Ge)光电二极管,这种共同集成将实现目前批量半导体或光电子代工厂无法提供的新产品。

    该工艺将成为DARPA LUMOS计划的一部分,该计划旨在将高性能激光器引入先进的光子学平台,以满足商业和国防应用的需求。

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  • 《OpenLight推出全球首个集成激光器的开放式硅光子平台》

    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:husisi
    • 发布时间:2022-06-17
    • 6月7日,光子学代工初创企业OpenLight推出了全球首个集成激光器的开放式硅光子平台。该平台达到了激光集成和可扩展性的水平,能够加速高性能光子集成电路(PICs)的开发,应用领域包括电信、数据通信、激光雷达、医疗保健、人工智能和光计算。 OpenLight是今年4月份EDA软件工具开发平台Synopsys和网络通讯设备公司Juniper Networks刚宣布成立的一家独立企业。该公司提供开放的硅光子学平台,以满足包括医疗保健、电信、激光雷达和量子计算等应用领域日益增长的光子需求。 据悉,OpenLight将使用塔尔半导体(Tower Semiconductor)集成激光器的工艺,而该工艺已通过塔尔半导体PH18DA生产工艺的认证和可靠性试验。 OpenLight预计首个开放的多项目晶圆(MPW)设备将在2022年夏天搭载PH18DA工艺以及400G和800G参考设计,并使用集成激光器。 当下,激光集成(包括制造、组装和校准这些激光器)以及与离散激光器应用不仅成本高昂,且耗时耗人力,这成为了硅光子学面临的一大挑战。随着激光通道数量和总带宽的增加,对其进行集成正变得越来越重要。 PH18DA平台能够提供的独特关键价值在于,它能够通过直接在硅光子晶圆上处理磷化铟(InP)材料,减少安装激光器的成本和时间,并且可以实现产量的扩容、提高功率效率。此外,单片集成激光器提高了该平台整体的可靠性,简化了封装过程。 它的芯片设计采取了“开放”组合,这些组合基于独特的集成激光器。OpenLight开发了光子芯片设计的模块化模板,重点是集成InP激光器,工作在1310-1550纳米之间。客户可以使用这些PDK来开发已经验证过的芯片设计。 Synopsys副总裁Aveek Sarkar表示:“OpenLight通过实现可扩展的可插电和共封装光学激光器集成,为新一代硅光子学铺平了道路。Synopsys统一的电子和光子设计解决方案与OpenLight创新的硅光子平台结合,将大大加快光子集成电路的发展。” OpenLight开放平台包括了集成激光器、光放大器、调制器、光电探测器等关键光子器件,形成低功率、高性能光子集成电路的完整解决方案。此外,OpenLight还提供了部分PIC设计和设计服务,以加快产品上市的时间。 硅光子学是目前正蓬勃发展的一项技术,在这种技术下,数据通过光学射线在计算机芯片之间传输,可以以比传统电子电路更快的速度携带更多的数据。此外,硅光子学比电导体消耗更少的能量和产生更少的热量。因此,它是更节能和成本效益。根据Markets and Markets的报告,硅光电子市场预计将以26.8%的复合年增长率增长,到2027年将从2021年的11亿美元增至46亿美元。
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    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:husisi
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    • 光子学技术的应用日益广泛,不过为了充分发挥其潜力,光子学技术产品必须变得更小、更便宜、更容易生产。当下,全球范围内的研究人员在这些方面已经取得了进展,但如何让电路在较短波长的光下顺畅运行仍然是一个挑战。 近期,来自Nexus Photonics、加州大学圣巴巴拉分校(UC Santa Barbara)和加州理工学院的研究人员们宣布成功开发出一种技术,使光子芯片能够在可见到近红外光谱中工作。这项技术有望使这些组件更小、更强大;并且其依赖于电子制造中常见的方法,有望以低成本实现大规模生产。 最终,该技术有利于将高性能光子学引入新的市场和应用,如增强现实和虚拟现实、医疗保健和可见/近红外波长的原子钟等。而且它在大规模生产这一点上的优势,将帮助大幅降低激光和光子电路的价格。 一波三折:光子电路制造技术开发过程 光子电路小型化的一个障碍是将激光连接到光子电路本身,要将其插入每个路径那显然是不切实际的。在2005年,由约翰·鲍尔斯领导的加州大学圣巴巴拉分校的研究人员解决了硅电路的激光连接问题。他们克服了这一障碍,将激光材料直接粘在硅上,并将光线向下弯曲到波导中。 此后,不少研究机构对类似的技术进行过开发,英特尔还以每年数百万美元的押注力推其商业化。但可惜的是,这些解决方案只适用于波长大于1100纳米的深红外光。由于每个半导体都有带隙能量,能量更高或波长更小的光子会被材料吸收。 例如,硅的带隙大约是1100纳米,那么紫外线(UV)、可见光,甚至一些红外线都会被硅波导吸收。这导致虽然硅在电子学方面表现良好,但它在光子学方面的应用却很有限。 不过,带隙约为250纳米、处于紫外线光谱部分的氮化硅材料就比较具备开发潜力。而且由于它是一种硅化合物,它很容易与电子制造过程集成。它主要的成分硅和氮在地球上也很丰富,而且价格便宜。 在确定了合适的材料后,由于氮化硅的折射率与激光材料的折射率不同,将激光连接到波导又成为了研究团队面临的新挑战。因为这会使得激光层的光束很难弯曲到它下面的氮化硅波导中。 在实验中,研究小组在激光的同一平面上添加了折射率接近氮化硅的中间材料。通过这种方式,激光可以正面进入过渡波导,然后从具有类似光学特性的材料定向向下进入氮化硅。就这样,该团队在设计方案上向前迈进了一步,但要使该工艺与标准电子制造工艺兼容也是一大棘手问题。 斩获成果:利用氮化硅实现低成本商业铸硅 最终上述研究团队终于优化了这项技术,他们打造出完整加工的4英寸晶圆(里面包含数千个器件),并使其在小于一毛钱成本的情况下,性能远超大型商业系统。 颇具突破性意义的是,它首次为可见光到近红外波长的全光子集成提供了一个可行的、可扩展的解决方案。相关研究结果已发表在《自然》(Nature)杂志上。 这种激光耦合技术将使高功率精密光子学的成本降低几个数量级,应用前景广阔。通过生物传感和DNA测序等应用,该技术在生物医学科学中具有潜力。它还可以为原子物理学和量子方面的研究开辟道路。 商用硅晶圆的使用,这也将意味着世界上每一所学校的每一位大学教授都能负担得起目前只有在大型研究机构才能实施的设备和实验。 此外,这项技术还可以用来检测同一芯片上的光线来自哪里。 目前,该团队计划最终将光子电路和电子电路集成到同一个芯片上,在成本和性能上实现更高的效率。