電子發燒友網報道(文/周凱揚)雖然一些學術研究的突破往往與商業化之間還存在著很大的差距,也缺乏完整的上下游市場生態。但這并沒有阻礙半導體產業為了追求極致性能的腳步,而且在硅光這一技術上,卻已經開啟了商業化的進程,也建立了一個健康的生態系統,還有半導體傳統硅行業的支持。
以數據中心和通信市場為例,400G和800G網絡已經成為大勢所趨,各國未來建設骨干網絡都會用上基于硅光技術的光通信模塊。但硅光技術的應用卻又不僅限于光通信。激光雷達帶來的光學傳感需求也是帶領其走向龐大汽車市場的關鍵,而基于硅光技術的固態激光雷達可將成本降低一個量級,同時進一步減小體積。
硅光制造平臺 / Yole
無疑硅光產業已經迎來了拐點,在自動駕駛和數據中心這兩大增量市場的刺激下,無論是設計、制造還是封裝,硅光平臺都可謂走上了快車道。
國內外硅光平臺
在此前的文章中,我們已經對新思、Cadence等EDA公司在硅光設計上的布局進行了介紹,但實際上,國內也有在設計上看向硅光的廠商,那就是光通信模塊廠商旭創科技。旭創科技內部成立的旭創研究院在近日發布了一體化光電芯片EDA設計軟件PIC Palette(矽繪),集仿真、版圖繪制、檢查和測試為一體。旭創科技官網的說明中寫道,該軟件底層基于Python打造,學習和使用成本低,擴張性強。同時,PIC Palette能夠兼容主流硅光代工廠的PDK,也支持自建PDK和定制化。
PIC Palette各大模塊 / 旭創科技
根據PIC Palette創始人吳昊博士的說法,PIC Palette的目的就是為了解決現有EDA軟件生態不兼容、費用不低廉、使用不便捷和糾錯不完善的問題。這一點從PIC Palette的授權和使用模式也可以看出一二,PIC Palette提供個人用戶免費1年可續期的免費版和按年訂閱的專業版,后者支持端口自動對齊等高級功能。
得益于硅光技術的興起,現在不少主流的晶圓代工廠都開始重視起這一特種工藝。畢竟硅光的定義很明確,也就是將高密度的光電集成電路利用CMOS工藝來實現的技術,為了在芯片上以低成本實現復雜的光學特性,制造工藝必須過關。
AMF是一家在硅光技術領域有著15年經驗的先驅廠商,在設備和制造工藝上都有著自己獨特的IP,而在制造上靠的正是他們的200mm晶圓廠。AMF提供基于新思、Mentor、Luceda和Lumerical(Ansys)的PDK。
除此之外,還有高塔半導體,高塔的硅光工藝平臺主要由位于美國的200mm晶圓廠提供,擁有基于Cadence、Luceda、Mentor和新思的代工廠PDK。與此同時,高塔半導體還和新思與OpenLight(由新思和瞻博網絡共同成立的公司)達成了合作。
OpenLight硅光工藝平臺 / OpenLight
得益于此,OpenLight提供了世界首個集成激光器的開放硅光工藝代工平臺,每個光電集成電路可以擁有數百或數千個激光器,且均能實現晶圓級的單片集成。更重要的是,OpenLight的開放硅光工藝平臺將借助高塔半導體的PH18DA工藝推出MPW共乘計劃,還會推出400G和800G的參考設計。
國內的聯合微電子中心則早在2020年就對外發布了基于180nm的硅光工藝PDK,支持設計、制造、封裝和測試全流程,可以提供MPW或單一用戶的硅光芯片流片,還有EPDA設計服務,支持的主要硅光器件包括觀賞耦合器、任意功分器、MMI、波分復用器等等。目前聯合微電子中心也推出了高速光模塊芯片、激光雷達芯片和AI芯片等多種解決方案。
結語
可以看出,從設計到制造封裝上,硅光已經跑通了全流程,但目前因為并非所有晶圓廠、封裝廠都加入了硅光工藝的行列中來,即便擁有硅光工藝的廠商們也未開始激進的產能擴張,仍在等待一個成熟的市場。至于設計上,很明顯國內外廠商都已經有了深度布局,無論是自己開發還是收購,也都獲得了長足的進展和晶圓廠的支持。但有歸有,我國還是得繼續加大硅光EDA、工藝和封測這三大薄弱環節的投資,這樣才不會在硅光迎來大規模商用后出現短板。
以數據中心和通信市場為例,400G和800G網絡已經成為大勢所趨,各國未來建設骨干網絡都會用上基于硅光技術的光通信模塊。但硅光技術的應用卻又不僅限于光通信。激光雷達帶來的光學傳感需求也是帶領其走向龐大汽車市場的關鍵,而基于硅光技術的固態激光雷達可將成本降低一個量級,同時進一步減小體積。
硅光制造平臺 / Yole
無疑硅光產業已經迎來了拐點,在自動駕駛和數據中心這兩大增量市場的刺激下,無論是設計、制造還是封裝,硅光平臺都可謂走上了快車道。
國內外硅光平臺
在此前的文章中,我們已經對新思、Cadence等EDA公司在硅光設計上的布局進行了介紹,但實際上,國內也有在設計上看向硅光的廠商,那就是光通信模塊廠商旭創科技。旭創科技內部成立的旭創研究院在近日發布了一體化光電芯片EDA設計軟件PIC Palette(矽繪),集仿真、版圖繪制、檢查和測試為一體。旭創科技官網的說明中寫道,該軟件底層基于Python打造,學習和使用成本低,擴張性強。同時,PIC Palette能夠兼容主流硅光代工廠的PDK,也支持自建PDK和定制化。
PIC Palette各大模塊 / 旭創科技
根據PIC Palette創始人吳昊博士的說法,PIC Palette的目的就是為了解決現有EDA軟件生態不兼容、費用不低廉、使用不便捷和糾錯不完善的問題。這一點從PIC Palette的授權和使用模式也可以看出一二,PIC Palette提供個人用戶免費1年可續期的免費版和按年訂閱的專業版,后者支持端口自動對齊等高級功能。
得益于硅光技術的興起,現在不少主流的晶圓代工廠都開始重視起這一特種工藝。畢竟硅光的定義很明確,也就是將高密度的光電集成電路利用CMOS工藝來實現的技術,為了在芯片上以低成本實現復雜的光學特性,制造工藝必須過關。
AMF是一家在硅光技術領域有著15年經驗的先驅廠商,在設備和制造工藝上都有著自己獨特的IP,而在制造上靠的正是他們的200mm晶圓廠。AMF提供基于新思、Mentor、Luceda和Lumerical(Ansys)的PDK。
除此之外,還有高塔半導體,高塔的硅光工藝平臺主要由位于美國的200mm晶圓廠提供,擁有基于Cadence、Luceda、Mentor和新思的代工廠PDK。與此同時,高塔半導體還和新思與OpenLight(由新思和瞻博網絡共同成立的公司)達成了合作。
OpenLight硅光工藝平臺 / OpenLight
得益于此,OpenLight提供了世界首個集成激光器的開放硅光工藝代工平臺,每個光電集成電路可以擁有數百或數千個激光器,且均能實現晶圓級的單片集成。更重要的是,OpenLight的開放硅光工藝平臺將借助高塔半導體的PH18DA工藝推出MPW共乘計劃,還會推出400G和800G的參考設計。
國內的聯合微電子中心則早在2020年就對外發布了基于180nm的硅光工藝PDK,支持設計、制造、封裝和測試全流程,可以提供MPW或單一用戶的硅光芯片流片,還有EPDA設計服務,支持的主要硅光器件包括觀賞耦合器、任意功分器、MMI、波分復用器等等。目前聯合微電子中心也推出了高速光模塊芯片、激光雷達芯片和AI芯片等多種解決方案。
結語
可以看出,從設計到制造封裝上,硅光已經跑通了全流程,但目前因為并非所有晶圓廠、封裝廠都加入了硅光工藝的行列中來,即便擁有硅光工藝的廠商們也未開始激進的產能擴張,仍在等待一個成熟的市場。至于設計上,很明顯國內外廠商都已經有了深度布局,無論是自己開發還是收購,也都獲得了長足的進展和晶圓廠的支持。但有歸有,我國還是得繼續加大硅光EDA、工藝和封測這三大薄弱環節的投資,這樣才不會在硅光迎來大規模商用后出現短板。
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