從400G到800G，光芯片該如何滿足光纖光通信發(fā)展？

  ICC訊“蓬勃發(fā)展”——這是近年電信及數(shù)通市場(chǎng)的真實(shí)寫照。

  電信方面，“5G”“千兆網(wǎng)”成為熱門詞匯。據(jù)預(yù)測(cè)，2022年全球的5G用戶將會(huì)突破10億，比4G快了兩年，預(yù)計(jì)全球5G用戶在2027年將會(huì)突破40億。而中國(guó)5G套餐用戶近9億，千兆固定用戶5591萬(wàn)，相比2021年均有較大幅度增加。

  數(shù)通方面，流量需求則是日益增加，數(shù)據(jù)中心建設(shè)也在不斷增大。智能手機(jī)用戶的增加以及視頻內(nèi)容觀看量上升，全球移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量在兩年內(nèi)翻了一番。流量的增加促進(jìn)了數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，全球主要數(shù)據(jù)中心的建設(shè)投入相比去年同期增長(zhǎng)20%。2022年年初，我國(guó)規(guī)劃了10個(gè)國(guó)家數(shù)據(jù)中心集群，全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心體系完成總體布局設(shè)計(jì)，“東數(shù)西算”工程正式全面啟動(dòng)。今年以來，全國(guó)10個(gè)國(guó)家數(shù)據(jù)中心集群中：新開工項(xiàng)目25個(gè)，數(shù)據(jù)中心規(guī)模達(dá)54萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架，算力超過每秒1350億億次浮點(diǎn)運(yùn)算，預(yù)計(jì)“十四五”期間，大數(shù)據(jù)中心投資還將以每年超過20%的速度增長(zhǎng)，累計(jì)帶動(dòng)各方面投資將超過3萬(wàn)億元。

  電信和數(shù)通需求的蓬勃發(fā)展，則直接帶動(dòng)了光纖網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，對(duì)電信和數(shù)通光模塊的速率升級(jí)和數(shù)量提出了更多的需求。

  而光模塊的升級(jí)，也促進(jìn)了對(duì)探測(cè)端光芯片的需求升級(jí)：

  1、寬帶寬——從單波25G到單波50G/100G，乃至寬帶寬的研發(fā);

  2、高性能——保證大帶寬的情況下實(shí)現(xiàn)高響應(yīng)度;

  3、高可靠性——滿足ROSA端非氣密封裝、生產(chǎn)過程可追溯;

  4、降成本——一直以來的話題;

  5、高產(chǎn)能——滿足日漸增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。

  濱松公司為數(shù)據(jù)中心互聯(lián)光模塊及5G承載光模塊，研發(fā)了一系列具有高一致性、可靠性的InGaAs PIN PD探測(cè)器(單點(diǎn)、陣列、前照式、背照式)，覆蓋25 G~800 G中長(zhǎng)距離(500 m~10 km)光模塊需求。接下來，就從寬帶寬、高性能、高可靠性、降成本、高產(chǎn)能這6個(gè)重要的方面，來看看濱松光纖通信用光芯片目前有了怎樣最新發(fā)展：

  寬帶寬

  濱松公司目前的InGaAs PIN PD探測(cè)器，可覆蓋從單波25G到單波100G的應(yīng)用，單波200G產(chǎn)品也在研發(fā)中。

  高性能

  在單點(diǎn)產(chǎn)品中，除了前照式外，針對(duì)10km及更長(zhǎng)距離的傳輸應(yīng)用，濱松還可提供背照式的產(chǎn)品。而背照式探測(cè)器要實(shí)現(xiàn)高靈敏度和較好的光耦合效率，其光敏面需要一個(gè)透鏡來達(dá)到目的。濱松PD表面具有40μm光敏面的InP透鏡，大大增加了收光效率，易耦合。響應(yīng)度高達(dá)0.85A/W，帶寬高達(dá)37GHz。

  而此透鏡是直接生長(zhǎng)在芯片上的，產(chǎn)品良率為一個(gè)很大的問題。利用自有的獨(dú)特半導(dǎo)體材料生長(zhǎng)工藝，對(duì)此，濱松可以給予極大的保障，全方位滿足數(shù)據(jù)中心中長(zhǎng)距通信的應(yīng)用需求。

  高可靠性

  濱松光纖光通信用光芯片產(chǎn)品采用了獨(dú)特的Mesa+Planner結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了低結(jié)電容、高速、高可靠性，全系產(chǎn)品可支持非氣密封裝，滿足了目前光模塊的非氣密要求。

  濱松光半導(dǎo)體的研發(fā)史可以追溯到1958年，而從那時(shí)起一直秉承的全產(chǎn)線In house的理念。通過長(zhǎng)足的發(fā)展，以及光電半導(dǎo)體越加廣泛的應(yīng)用，逐漸拓展了類型豐富的產(chǎn)品，并磨練出了許多自有的獨(dú)特半導(dǎo)體技術(shù)。并具備了各類質(zhì)量和環(huán)境資質(zhì)，從工藝、制程上進(jìn)一步保障了產(chǎn)品的高可靠性。

  濱松InGaAs探測(cè)器通過掌握核心技術(shù)——晶圓生長(zhǎng)，芯片刻蝕，芯片切割，芯片測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了所有的生產(chǎn)工序和測(cè)試均在內(nèi)部工廠完成，保證了產(chǎn)品的品質(zhì)。

  濱松半導(dǎo)體加工車間一隅

  濱松各種類型，各種封裝的探測(cè)器、LED產(chǎn)品

  濱松相關(guān)質(zhì)量和環(huán)境資質(zhì)

  降成本&高產(chǎn)能

  在cost down方面，濱松也推出了全新的正照式產(chǎn)品，采用shrink package，提供了低成本產(chǎn)品方案的選擇。

芯片尺寸

左：290×420×150μm;右：240×290×150μm

  而為了滿足日益增長(zhǎng)的化合物半導(dǎo)體的需求，近年來濱松相繼成立了半導(dǎo)體產(chǎn)品后加工的新工廠、用于激光器的化合物半導(dǎo)體的前加工的工廠，目前也正在籌備生產(chǎn)光半導(dǎo)體模塊的新工廠的建設(shè)。一方面，希望通過更高的生產(chǎn)水平來促進(jìn)探測(cè)器成本的進(jìn)一步優(yōu)化;另一方面，助力了產(chǎn)能的擴(kuò)大。

2017年建成的濱松都田制作所第3棟

專門用于化合物半導(dǎo)體的研發(fā)和生產(chǎn)

  作為一家擁有60余年的光電企業(yè)，接下來，濱松也衷心希望通過不斷精進(jìn)自身的技術(shù)，為高速光纖光通信的發(fā)展提供更好的可能。

  9月2日15：00，濱松工程師將帶來線上直播講座《從400G到800G，濱松的探測(cè)器方案》，濱松光通信業(yè)務(wù)產(chǎn)品技術(shù)負(fù)責(zé)人將為大家?guī)砩钊敕窒?，?nèi)容涵蓋：

  1.濱松固體事業(yè)部介紹;

  2.數(shù)通和電信光模塊行業(yè)熱點(diǎn);

  3.濱松探測(cè)器方案演進(jìn)。

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