端面刻蝕技術(shù):為云數(shù)據(jù)中心點(diǎn)亮通往400G及更高速率之路
前 言
本文引用地址:http://2s4d.com/article/201808/384790.htm如今的云數(shù)據(jù)中心每年需要處理約5萬億千兆字節(jié)的數(shù)據(jù)流量,而隨著數(shù)以百萬計(jì)的新用戶加入云連接的大軍以及新型物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)施的上線,這一數(shù)字在未來幾年間還將呈現(xiàn)幾何級(jí)數(shù)的增長(zhǎng)。
這就要求云數(shù)據(jù)中心不斷降低成本,并具有超大規(guī)模增長(zhǎng)的潛力。MACOM的端面刻蝕技術(shù)(EFT)能夠推動(dòng)云數(shù)據(jù)中心的光互連實(shí)現(xiàn)顛覆性的發(fā)展,讓云數(shù)據(jù)中心在成本和大規(guī)模生產(chǎn)方面獲得雙重突破。
成 熟 的 技 術(shù)
MACOM擁有先進(jìn)的端面刻蝕(EFT)技術(shù)及商業(yè)規(guī)模的制造能力,這樣的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)幫助MACOM把握住100G技術(shù)在云數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的發(fā)展機(jī)遇,再創(chuàng)像之前在PON市場(chǎng)那樣的輝煌業(yè)績(jī),為成本的降低帶來新的突破。PON是目前世界上最大的DFB激光器市場(chǎng),對(duì)產(chǎn)能和成本極為敏感。
憑借EFT技術(shù)和4英寸InP晶圓的使用,MACOM已經(jīng)向PON市場(chǎng)輸送了2億多個(gè)10G以下級(jí)激光器。據(jù)MACOM估計(jì),MACOM在2016年的市場(chǎng)份額已超過70%。在云數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域,憑借MACOM現(xiàn)有制造能力,MACOM估計(jì)可以滿足1000萬件的產(chǎn)量,從而將在PON市場(chǎng)的顯著優(yōu)勢(shì)延伸到對(duì)每比特成本要求更高的巨大市場(chǎng)。
制 造 效 率
EFT利用晶圓級(jí)制造的成本結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì),克服了傳統(tǒng)切割端面技術(shù)(CFT)的固有限制,創(chuàng)造出成本和產(chǎn)能的優(yōu)勢(shì),使面向光模塊的激光器的制造成本顯著降低。
CFT技術(shù)的激光器采用機(jī)械切割方式,這種缺乏精準(zhǔn)度的工藝會(huì)引發(fā)大量異常,影響光發(fā)射,從而增大激光器產(chǎn)生缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。相比之下,EFT的高精度化學(xué)蝕刻可將缺陷風(fēng)險(xiǎn)降至最低,從而最大限度提高產(chǎn)量。這同時(shí)也降低了激光器的制造成本,為交付更具成本優(yōu)勢(shì)的最終解決方案奠定了基礎(chǔ)。
電子束光刻或全息界定是MACOM將EFT技術(shù)納入分布反饋式激光器的重要環(huán)節(jié),這項(xiàng)工藝可以產(chǎn)生高精度光柵,從而實(shí)現(xiàn)理想的波長(zhǎng)控制。
采用CFT的競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品必須將晶圓切割成晶條,來形成激光腔的端面,而MACOM的EFT方法能夠進(jìn)行晶圓級(jí)加工,可基于整個(gè)晶圓完成激光器的形成。CFT激光器的晶條級(jí)測(cè)試成本高昂,并且通常只能在室溫下進(jìn)行,而晶圓級(jí)EFT激光器可實(shí)現(xiàn)每個(gè)激光器全溫度范圍測(cè)試,效率極高,并且完全避免在下游對(duì)任何有缺陷的激光器進(jìn)行封裝。
MACOM的25G激光器系列
MACOM面向100G云數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的25G激光器產(chǎn)品組合將EFT的固有優(yōu)勢(shì)融于一身。MACOM的25G激光器產(chǎn)品組合充分利用了我們自主的晶圓級(jí)InP制造優(yōu)勢(shì),汲取了我們?cè)诟?jìng)爭(zhēng)激烈的成本敏感的PON市場(chǎng)中的寶貴經(jīng)驗(yàn),體現(xiàn)出超越現(xiàn)有主流激光器供應(yīng)商的成本和產(chǎn)能優(yōu)勢(shì),鞏固了我們?cè)谛袠I(yè)的領(lǐng)導(dǎo)地位,為支持云數(shù)據(jù)中心的爆炸性增長(zhǎng)做出貢獻(xiàn)。
從 激 光 器 到 L-PIC
MACOM在EFT激光器的成功基礎(chǔ)上,迅速展開對(duì)EFT更深層次的開發(fā),利用EFT將光學(xué)器件(包括激光器、調(diào)制器和多路復(fù)用器)無縫集成到單個(gè)硅芯片上,面向100G應(yīng)用推出業(yè)界首個(gè)集成有激光器(L-PIC.)的硅光子集成電路(PIC)。MACOM解決了以高產(chǎn)出和高耦合效率實(shí)現(xiàn)激光器與硅光子集成電路集成的挑戰(zhàn),使采用硅光子集成電路在云數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)高速、高密度光互連成為現(xiàn)實(shí)。
自對(duì)準(zhǔn)蝕刻面技術(shù)工藝過程
CFT激光器的固有特性導(dǎo)致其容易出現(xiàn)影響光發(fā)射精度的缺陷。因此,采用CFT激光器的硅光子集成電路需經(jīng)過繁瑣的裝配過程,必須采取主動(dòng)方式將激光器對(duì)準(zhǔn)硅芯片:首先將激光器上電,通過物理操作改善光耦合,然后鎖定到位。這一過程既浪費(fèi)時(shí)間,又成本高昂,而且迄今為止,通過CFT能夠?qū)崿F(xiàn)的光耦合效率僅為50%。
而憑借MACOM的EFT技術(shù),激光器面和硅芯片均通過高精度光刻工藝界定,并且EFT激光器通過專有的自對(duì)準(zhǔn)(SAEFT™)工藝以標(biāo)準(zhǔn)倒裝方式貼裝到芯片上,這種工藝同時(shí)支持邊緣發(fā)射和表面發(fā)射激光器。這種端到端光刻工藝可確保激光器輸出和輸入波導(dǎo)定位是精確已知的。這既省去了CFT所需的成本高昂且繁瑣的機(jī)械對(duì)準(zhǔn)過程,又可確保高達(dá)80%的光耦合效率和無與倫比的器件一致性。
與CFT激光器相比,EFT激光器還具有影響硅光子集成電路尺寸和成本的其它優(yōu)勢(shì)。CFT激光器需要通過氣密封裝,來避免在激光器在潮濕環(huán)境下工作引起的性能劣化,這一缺陷是因機(jī)械切割及隨后為激光器面進(jìn)行晶條級(jí)涂層而引起的。而使用EFT激光器時(shí),可對(duì)激光器面進(jìn)行精確的光刻界定,從而為波導(dǎo)表面和激光器面提供連續(xù)的保護(hù)覆蓋,因此無需氣密封裝。
由于無需氣密封裝,EFT激光器可顯著降低最終元器件的尺寸和成本,并且允許硅光子集成電路直接位于模塊電路板上,從而增大了硅光子可實(shí)現(xiàn)的互連密度。
無 與 倫 比 的 創(chuàng) 新
面向數(shù)據(jù)中心的MAOP-L284CN-100G四路L-PIC
MACOM利用在EFT領(lǐng)域穩(wěn)固的領(lǐng)導(dǎo)地位和受保護(hù)的知識(shí)產(chǎn)權(quán),結(jié)合成熟的倒裝芯片組裝工藝和大規(guī)模制造能力,打破了硅光子集成電路在云數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)主流應(yīng)用所面臨的成本壁壘。我們的L-PICS系列計(jì)劃于2017年第二季度開始批量供貨。
在某些市場(chǎng)中,EFT會(huì)產(chǎn)生顛覆性的影響,對(duì)實(shí)現(xiàn)降低成本、完成主流部署起著關(guān)鍵性的作用。憑借L-PIC產(chǎn)品組合,MACOM再次展現(xiàn)了EFT的顯著優(yōu)勢(shì),并引領(lǐng)云數(shù)據(jù)中心朝著100G及更高速率的高速節(jié)能型光互連邁進(jìn)。
評(píng)論