WTD:国内外光电集成收发一体器件的研究进展

  在8月11日-12日举办的“2012国际光纤通信论坛”上,武汉电信器件有限公司高级工程师徐红春发表了题为“国内外光电集成收发一体器件的研究进展”的演讲,整理如下:

  徐红春:各位专家大家下午好!首先非常高兴第一次来到美丽呼和浩特参加这个国际光纤通信论坛。下面报告主题是国内外光电集成收发一体器件的研究进展。报告4个部分,概述和国外集成收发器件研究进展,以及国内研究基站,最后总结与展望。

  首先,还是FTTx持续增长情况,为什么?因为我这个要介绍收发一体器件,最主要应用还是在FTTx,所以我们有必要做一个简单回顾。其实,今天专家讲了FTTx,从这个整个图表来看,FTTx保持持续增长一个态势。这个代表百万量级,FTTH和整个FTTx用户数,用户覆盖数达到2亿以上,我们是一个持续增长的态势。

  这是我从网站下了一个中国联通广告,宽带提速10M才是别人无法企及的高度,我们目标最低农村2M,城市是10M以上,这个是最低的要求。从全国方位来讲,包括中西部地区,全国线M我觉得这个已经是很不错。从国内PON发展,从国内PON集采情况来看,2011年有一个比较大的增长。

  这是一个权威机构对有源器件增长率,我们看到这个绿色代表有源器件增长情况。09年有一个泡沫的时候,绿色改变综合所有世界经济包括大的环境,还有光发展状况。线年,我们有源光系列会在2014年有一个比较好的机遇。我们要做好准备,未来发展我们也要做这方面的准备。这是PON一个核心器件分析,收发一体器件是核心,这个就是光模块,刚才我听专家讲了,中国电信老总讲了在PON有源部分,总成本大约是40%。从这个核心来讲收发一体器件是核心。双输入双输出模块

  收发一体器件的发展趋势,过去现在分离器件,现在将来做混合光集成,将来主要在完全光集成,主要包括PIC,OEIC集成。下面第二个部分介绍一下国外集成收发器件研究进展,首先看一下我们目前最广泛应用分离器件特点,做一个细致的分解,它的主要特点首先离不开气密封装,第二还是有源对准。然后采用大部分金属结构,主要显著的特点。

  从集成来讲很多种,最基础集成就是硅光平台技术,代表就是日本的OKI公司,开发这个SIOB U-BOSA芯片。硅光平台和PIC有什么差别,有一个公式表达一个意义,我们PLC=SIOB+WG-Lens。

  这是一个基于PLC集成器件技术,这是另外一家发明PLC集成TRIPLEXER芯片。这是ONECHIP公司基于PIC DIPLEXER芯片。这个芯片做成一个子板,最后封装在这个模块里面。我想说真正意义这个PIC把有源部分和无源部分全部集成在Inp材料的基片上,技术难度非常高,成品率难以控制。从始至上讲,如ITIA、LDD等部件仍然没有是现在一个基片上。这个比利时GENT大学,SOI上的无源部件与基于Inp的有源不部件通过BCB工艺有机结合,研究了中心机房CO的OLT器件。

  这是另外一个利用对0.8UM的标准CMOS公益1,将LED发射部件通过SI3N4波导与PD接收部件集成在一个芯片上,实现了SI基的OEIC。功能简单,离实际需求还有较大的距离。从混合集成这个OEIC技术,将SI基OEIC与其他工艺如PIC融合在一起,制作再一个SI/SI02基的光电芯片上。缺点存在芯片之间的相互连接,融合的问题,优点,允许不同类别的器件分别选择各自最合适的材料以及最佳的工艺能够集成在一起,获得更好的性能。我们觉得把它作为一个单片集成。

  这个方面很多研究机构做了研究,比如说Vafer级混合准单片,将未作后加工的三型-V,Wafer与做好了SOI波导的晶片紧密结合。还有一种基于BCB BONDING准单片,实际上先将III-V,Wafer与SOI波导的晶片通过一个种DVS-BCB聚合物胶。这是他一个BCB结构微观分析。

  国内一些研究,对集成守法一体器件也做了研究,这是浙大做了一个研究及北大也是在做基于SOI纳米线AWG的集成单纤三向器件,他们也开发出来样机。这个研究还有很多,但是没有介绍,四川飞扬他们也做了收发一体器件也做过。

  SMP技术,有源,无源部件与PLC直接高精度贴装,满足光路与结构的设计要求。SMP技术贴装高隔离度WDM滤光片。光路在封闭的波导中传播,提高可靠性,光芯片直接与PLC接触,散热性能好好。这是SMP做的芯片,还有一些元器件,还有滤光片最后做成一个收发一体器件。光纤V五型槽机械对准,V槽设计的好坏决定光纤对准的横向预纵向误差,但是光纤对准容差大,实际操作可控制在30M内。PD、LD标记对准,标对对准精确度比机械对准精度高。

  非气密高可靠性塑料封装,在PLC平台上加注了多种胶保护所有光芯片。我们对产品进行了百老化测试。百分之百终测,这是它测试对光谱进行百分之百测试。这是样品测试。我们这个后端模块直接变成一个OEO的模块。

  最后说一个总结和展望,从集成器件应用,从光电集成技术作用一种平台技术,几乎可以应用到光通信领域中每个角落。一旦大规模的商用工艺完全成熟,对整个光器件产业将会带来革命性的变革。CSFP产品成为了光电集成器件一个新的热点研究方向。这就是一个CSFP一个图片,通过采用单、双、四通道的设计,CSFP可以采用现有SFP通用接口,但将外形尺寸缩小到现有工业标准的一半,通过组合还可灵活配置通道数量。

  如果继续采用传统分立元件方案,那么在技术说将很难实现上述功能。这一块有一个CSFP MSA,这个可以看到从元件到组装,这个到模块,显著增加通信关口密度及数据吞吐量,降低系统成本,渴望在数据通信市场上有大显身手。在国内WTDSOURCE、海信分别成为CSFP MSA国际联盟的第5、7、8家正式成员。

  最后,讲一下一点思考,主要围绕MSA,现在这个MSA整个有源光影响非常大,这个相当国外制定这些MSA我们来跟随,我们首先要跟随,利用跟随再向引领转变。跟的时候我们在100G里面MSA非常多,比如有CFSP这个等等很多,很多MSA。基本上我们都在跟随,这些全部欧美国家制定主导,我们跟随。

  我们有没有可能有中国企业的发起MSA,因为MSA对我们产业影响太大了。想借这样机会呼吁倡导,希望国内企业能够灵活起来,能够有没有可能有我们这些跟随,走向这样一个引导,由我们中国企业发起的主导国际上的MSA。

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