光互連調(diào)研報(bào)告-文庫吧
2025-07-18 23:44 本頁面
【正文】 所示。圖1 IBM公司板級光芯片間光互連模組光芯片將激光器陣列和探測器陣列以及它們的驅(qū)動(dòng)電路整合到一塊芯片里面，這個(gè)主要通過SiC（Si carrier）技術(shù)實(shí)現(xiàn)，光芯片與光波導(dǎo)的耦合通過微透鏡陣列和 45176。端面實(shí)現(xiàn)，光波導(dǎo)采用干模熱壓法制作，波導(dǎo)芯層尺寸為 35μm35μm，損耗在 850nm 處為 。在光波導(dǎo)內(nèi)可以進(jìn)行光的波分復(fù)用。圖2顯示的是IBM在研究中關(guān)于EOPCB的發(fā)展過程。IBM在解決銅互連瓶頸的方案中，提出了兩種方法[[] Roger Dangel, Jens Hofrichter, Folkert Horst, Daniel Jubin, Antonio La Porta, Norbert Meier, Ibrahim Murat Soganci, Jonas Weiss, and Bert Jan Offrein. Polymer waveguides for electrooptical integration in data centers and highperformance puters. . ]：1. 采用基于使用絕緣硅波導(dǎo)的硅光子COMS技術(shù)2. 使用光學(xué)聚合物波導(dǎo)的光印刷電路板技術(shù) 針對這兩張方案，IBM對它們不斷進(jìn)行了研究，尤其是在高分子聚合物波導(dǎo)方面的研究取得了重大成果。但要實(shí)現(xiàn)完全的光互連還需要不斷研究。圖2 IBM光互連研究發(fā)展過程 日本的日立化成工業(yè)株式會社在 2008年ECTC發(fā)表的論文中提出他們的研究成果，他們的芯片間光互連的結(jié)構(gòu)如圖 3，其實(shí)在光互連的結(jié)構(gòu)上沒多大的變化，光波導(dǎo)的制作工藝也采用干模熱壓法，不過波導(dǎo)芯層為 50μm50μm，上下包層厚度分別為25μm，波導(dǎo)損耗為 ，波導(dǎo)材料高分子亞克力聚合物（PDMS）， 垂直耦合的光波導(dǎo)的 45176。斜面。圖 3 日立化成工業(yè)株式會社板級芯片間光互連模組日本從2010開始，進(jìn)行光電子融合系統(tǒng)基礎(chǔ)技術(shù)開發(fā)，以在 2025 年實(shí)現(xiàn)“片上數(shù)據(jù)中心”為目標(biāo)。2012年9月，PECST發(fā)布了可在1 cm2 的硅芯片上集成 526 個(gè)數(shù)據(jù)傳輸速度為 的光收發(fā)器技術(shù)。該技術(shù)將芯片間布線駛?cè)搿肮獾母咚俟贰?。目前?PECST 的研究還在持續(xù)推進(jìn)中。圖 4 PECST項(xiàng)目的具體分工情況韓國的板級芯片光互連中，較大的不同是在耦合部分采用的不是45176。波導(dǎo)端面，而是多層90176。彎曲光纖陣列，如圖5所示。圖5 多層90176。彎曲光纖陣列德國的芯片間的光互連技術(shù)主要將發(fā)射器和及其驅(qū)動(dòng)電路集成到玻璃基底上，光直接通過玻璃基底如圖6所示，驅(qū)動(dòng)芯片與PCB板的連接通過在玻璃上穿孔形式，玻璃具有很好的絕緣性和很好的透明性，材料成本相對也較低，溫度性能很好，光直接通過玻璃入射到光波導(dǎo)的 45176。端面上進(jìn)行耦合。圖6 德國板級芯片光互連模具 第三章 光互連中的激光器與探測器甚短距離光互連中集成電路主要采用短波長 850nm 垂直腔面激光射器(vertical cavity surface emittinglaser, VCSEL)陣列傳輸高速率并行數(shù)據(jù)。并行高速光電轉(zhuǎn)換器常采用 850 nm 短波長InGaAs 光電探測陣列探測器. 工 作 速 率 已 達(dá) 到 每 通 道 10 Gb/s. VCSEL中心是有源區(qū)，它有體異質(zhì)結(jié)和量子阱兩種結(jié)構(gòu)；其側(cè)向結(jié)構(gòu)有增益導(dǎo)引和環(huán)形掩埋異質(zhì)結(jié)之分。有源區(qū)上下是反射器。 氧化物隔離VCSEL器列陣件在陣列器件的工藝中，首先采用化學(xué)濕法腐蝕在GaAs表面形成1010臺面結(jié)構(gòu)露出接近上限制層的高Al組分的A1xGa 層，之后把外延片放八涅氮?dú)?N2)環(huán)境4250c條件下氧化8分鐘『最后沉積5個(gè)周期的高反射率的Znse．caF上DBR。器件在脈沖(100ns／10ps)和連續(xù)(CW)備件下工作。由于氧化工藝可以使單元器件的尺寸很小，達(dá)到對注入電流的限制作用，因此可以獲得閾值電流很小的陣列器件，并且實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，陣列效果很好。 InGaAs 光電探測陣列探測器InGaAs光電探測器模塊集成了InGaAs雪崩光電探測器、探測器驅(qū)動(dòng)、信號檢測放大、信號放大整形輸出等部分,可應(yīng)用于連續(xù)或者脈沖光信號測放大整形及溫度傳感等領(lǐng)域。輸出高穩(wěn)定電壓信號給用戶,免去客戶在使用雪崩光電探測器時(shí)的弱信號處理環(huán)節(jié)。韓國optowell公司發(fā)布了10G 4通道，12通道的VCSEL陣列芯片及對應(yīng)的接收端芯片。目前可以訂制VCSEL及相應(yīng)的PD。PD陣列為4或者12。VCSEL和PD陣列的尺寸小，集成度高。VCSEL采用的是線陣，4個(gè)的陣列長度970um，12的陣列長度2970um，體積小。PD也是采用線陣，4個(gè)的長度1000um左右，12個(gè)的長度3000um左右。第四章 耦合方式 光收發(fā)模塊與光互連層之間的耦合方法一[1]： 以日本的NTT為代表的維透鏡耦合的方式（OptoBump）。光波導(dǎo)上面的一個(gè)凹腔中充滿透明波導(dǎo)物質(zhì)，填充波導(dǎo)表面拋光后，就在其上形成微透鏡陣列。采用擴(kuò)散方法，利用固體基底表面曲張，形成維透鏡陣列。 優(yōu)點(diǎn)：微透鏡和表面加工工藝(SMT)完全兼容，因此可以大規(guī)模低成本的生產(chǎn)，易于投入商業(yè)應(yīng)用。缺點(diǎn)是在表面曲張的實(shí)際操作過程中，微透鏡的曲率半徑難以保證，所以制作難度比較大。 利用這種方法制作的EOPCB的光耦合示意圖如下所示[5] 方法二[1][[] Byung Sup Rho, Saekyoung Kang, Han Seo Cho, et al. PCBCompatible Optical Interconnction Using 45176。Ende
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