歐盟PLAT4M項(xiàng)目硅光子最新進(jìn)展分析

　　ICCSZ訊   法國(guó)CEA-Leti公司和其歐洲FP7項(xiàng)目PLAT4M伙伴宣布，已經(jīng)建造3個(gè)硅光子技術(shù)平臺(tái)，創(chuàng)建者是PLAT4M成員：Leti、比利時(shí)微電子研究中心(IMEC)和意法半導(dǎo)體(STM icroelectronics)。創(chuàng)建器件包括相干光束合成器和若干熱調(diào)諧無(wú)源和有源組件。2013年啟動(dòng)的4年P(guān)LAT4M項(xiàng)目，旨在建立一個(gè)基于歐洲的硅光子技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈，以加快技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。PLAT4M項(xiàng)目得到歐洲委員會(huì)1020萬(wàn)歐元的資助。

　　(1)IMEC建成200mm硅光子技術(shù)平臺(tái)

　　在PLAT4M項(xiàng)目支持下，IMEC建立成熟的基于200mm基板的硅光子平臺(tái)。該平臺(tái)基于絕緣體上硅(SOI)襯底，在2000nm厚隱埋氧化物上生長(zhǎng)厚220nm晶硅。項(xiàng)目執(zhí)行過程中，已經(jīng)微調(diào)現(xiàn)有制造工藝和流程，所有光學(xué)構(gòu)建模塊(耦合器、波導(dǎo)、移相器、探測(cè)器)有穩(wěn)定和可重復(fù)性能。PLAT4M項(xiàng)目合作伙伴泰利斯(Thales)、保利泰克(Polytec)和荷蘭應(yīng)用科學(xué)研究院(TNO)已經(jīng)使用該技術(shù)。在200mm平臺(tái)上，IMEC已經(jīng)利用193nm浸沒式光刻掃描儀拓展先進(jìn)光刻技術(shù)。完全蝕刻波導(dǎo)顯示較低傳輸損耗(0.6dB/cm)，具有優(yōu)良晶圓內(nèi)線寬控制(450nm寬波導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3nm)和亞100nm特征?？芍苽渖顏喖{米波長(zhǎng)波導(dǎo)，無(wú)需使用電子束光刻。

　　(2)IMEC和Thales研制相干光束合成技術(shù)

　　使用IMEC平臺(tái)，泰利斯公司演示激光相干光束合成(CBC)。此演示目的是生產(chǎn)高功率、高能量激光源，用于傳感、工業(yè)或基礎(chǔ)物理。CBC原理是通過使用大量放大器和輸出光束的相干疊加來(lái)超越單激光發(fā)射器的限制(通常是光纖放大器)。相干疊加需要鎖定所有放大通道的相位。通道數(shù)量非常大(從幾十到幾千)，此合成技術(shù)對(duì)工業(yè)產(chǎn)品應(yīng)用來(lái)說是關(guān)鍵技術(shù)。第一代PLAT4M CBC演示器，是由Tyndall UCC公司封裝，包括1-16信道分路器樹，加上16個(gè)獨(dú)立熱相位調(diào)制器。CBC實(shí)驗(yàn)證明16個(gè)1.55μm 波長(zhǎng)光束已成功相干合成。

　　(3)Leti 開發(fā) 200mm SOI 光子平臺(tái)

　　Leti已經(jīng)開發(fā)出基于200mmSOI晶圓的新光子平臺(tái)。此工藝提供多層級(jí)硅結(jié)構(gòu)，可設(shè)計(jì)具有熱調(diào)諧能力的各種無(wú)源和有源器件(例如調(diào)制器和光電二極管)。2個(gè)鋁銅層可用于路由。工藝設(shè)計(jì)套件(PDK)可用于電路設(shè)計(jì)，多項(xiàng)目晶圓(MPW)服務(wù)將在2016年實(shí)施。Leti已經(jīng)驗(yàn)證光電器件的最先進(jìn)特性：?jiǎn)文２▽?dǎo)插入損耗小于2dB/cm，多模器件插入損耗小于0.2dB/cm。

　　鍺光電二極管帶寬大于30GHz時(shí)響應(yīng)率大于0.75A/W。Mach-Zehnder調(diào)制器在2V工作電壓E/O帶寬大于25GHz時(shí)VpLp范圍為2V.cm。此外，Leti和III-V實(shí)驗(yàn)室使用晶片鍵合技術(shù)，已經(jīng)開發(fā)出硅上集成混合Ⅲ-Ⅴ激光器和電吸收調(diào)制器(EAM)。混合激光器工作在單模方式，EAM驅(qū)動(dòng)電壓低于2V時(shí)消光比高于20dB。清晰眼圖已經(jīng)實(shí)現(xiàn)比特率 25Gbit/s，證實(shí)有巨大電信應(yīng)用潛力。

　　(4)意法半導(dǎo)體開發(fā)300mm硅光子平臺(tái)

　　此項(xiàng)目中，意法半導(dǎo)體開發(fā)了一個(gè)300mm硅光子平臺(tái)，將被用作概念驗(yàn)證的研發(fā)工具。這項(xiàng)技術(shù)名為“數(shù)據(jù)通信高級(jí)光子納米環(huán)境”(DAPHNE)，是專為評(píng)估示范用新設(shè)備和子系統(tǒng)而設(shè)計(jì)。DAPHNE 是一個(gè)適應(yīng)研發(fā)需求的柔性平臺(tái)，通過開發(fā)此平臺(tái)，意法半導(dǎo)體使用陣列波導(dǎo)光柵、階梯光柵、級(jí)聯(lián)馬赫-策德爾干涉儀和側(cè)面耦合集成諧振器間隔序列，證實(shí)波分多路復(fù)用(WDM)解決方案。有些配置是專為100GBASE-LR4標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)表征結(jié)果表明帶內(nèi)平坦度2nm時(shí)插入損耗小于0.5dB，信道串音高于25dB。此外，利用65nm節(jié)點(diǎn)技術(shù)，與光學(xué)器件相連接的接收機(jī)和發(fā)射機(jī)模塊的傳輸速率28Gbit/s得到驗(yàn)證。

　　(5)其他光電研究進(jìn)展

　　此外，巴黎南方大學(xué)已經(jīng)理論研究了不同移相器和光電探測(cè)器的時(shí)間效率和精確建模行為。明導(dǎo)(Mentor Graphics)公司和鳳凰軟件公司作為合作伙伴，改進(jìn)了相位感知路由和工具互操作性。作為以明導(dǎo)公司能力平臺(tái)為基礎(chǔ)的新技術(shù)結(jié)果，驗(yàn)證和可制造性都達(dá)到行業(yè)要求標(biāo)準(zhǔn)。明導(dǎo)公司能力平臺(tái)提供布局與原理圖比較、光子規(guī)則檢查和曲線意識(shí)設(shè)計(jì)規(guī)則檢查。掩模制備也在改進(jìn)，具有更好的圖案密度控制和掩模修正。

　　PLAT4M包括15個(gè)歐洲研發(fā)機(jī)構(gòu)和CMOS公司，設(shè)計(jì)和封裝行業(yè)與研究機(jī)構(gòu)，以及不同應(yīng)用領(lǐng)域的最終用戶，以打造完整產(chǎn)業(yè)鏈。