來源：Evelyn

近期，凌云光宣布與德國Vanguard Automation公司正式締結(jié)戰(zhàn)略合作關(guān)系。作為Vanguard在中國的核心戰(zhàn)略伙伴，凌云光將全面負(fù)責(zé)其光子引線鍵合（PWB）技術(shù)和3D打印端面微光學(xué)技術(shù)及其封裝設(shè)備在中國的市場(chǎng)營銷和技術(shù)支持工作，攜手推動(dòng)光通信行業(yè)和光子集成芯片封裝技術(shù)的革新與發(fā)展。

強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，推動(dòng)中國光子集成芯片封裝技術(shù)發(fā)展

據(jù)介紹，Vanguard Automation公司成立于2017年，坐落于德國卡爾斯魯厄，是德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）孵化企業(yè)。公司憑借獨(dú)創(chuàng)的3D打印光子引線鍵合（Photonic Wire Bonding, PWB）技術(shù)和微光學(xué)組件技術(shù)，專注于光子集成芯片的耦合與封裝應(yīng)用。其先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)廣泛應(yīng)用于光電子集成芯片的封裝制造領(lǐng)域，涵蓋電信/數(shù)據(jù)通信高速光模塊、3D傳感、光計(jì)算等多個(gè)前沿方向。Vanguard已經(jīng)在數(shù)據(jù)通信、電信、人工智能、量子技術(shù)等前沿領(lǐng)域拓展用戶?？蛻衾肞WB和芯片級(jí)微光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)混合集成，解決封裝難題。而凌云光在光纖光學(xué)領(lǐng)域深耕多年，致力于科學(xué)通信、電信通信、數(shù)據(jù)通信、光纖激光和光纖傳感等五大核心應(yīng)用領(lǐng)域。公司結(jié)合國際領(lǐng)先技術(shù)與自主研發(fā)成果，為客戶提供卓越的光纖器件與儀器解決方案。

全自動(dòng)3D光刻耦合，突破光子集成芯片封裝

近年來，盡管芯片級(jí)光子電路集成取得了顯著進(jìn)展，但光子系統(tǒng)的封裝與組裝仍面臨重大挑戰(zhàn)。光子芯片的耦合，相較于電子芯片更為復(fù)雜，需要精確匹配模式場(chǎng)大小，并實(shí)現(xiàn)高度精準(zhǔn)的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)，這在半導(dǎo)體光子芯片中尤為困難。傳統(tǒng)的“主動(dòng)對(duì)準(zhǔn)”技術(shù)不僅耗時(shí)費(fèi)力，而且在面對(duì)不同模式場(chǎng)大小的芯片時(shí)，還需額外添加微透鏡等元件，進(jìn)一步增加了系統(tǒng)組裝的復(fù)雜度。而Vanguard的全自動(dòng)3D光刻耦合封裝平臺(tái)，高端增材3D納米制造技術(shù)，原位構(gòu)建光子波導(dǎo)和微光學(xué)元件，克服了傳統(tǒng)方法的局限性。借鑒電氣引線鍵合思路，能夠制備出任意形狀的高分子聚合物光波導(dǎo)和微光學(xué)透鏡，實(shí)現(xiàn)芯片與芯片、芯片與光纖之間的高效光耦合互聯(lián)。其獨(dú)特的光子引線鍵合（PWB）技術(shù)，作為電子學(xué)中金屬線鍵合的光學(xué)類比，能夠高效連接集成光學(xué)芯片或光纖，成為解決上述挑戰(zhàn)的關(guān)鍵。

（圖片來源：Vanguard）

在卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）的研究伙伴的支持下，Vanguard已證明光子線鍵合技術(shù)能夠連接各種芯片上的波導(dǎo)和光纖。對(duì)于芯片間的連接，PWB波導(dǎo)的橫向尺寸通常為1-2微米，間距可小于5微米，從而實(shí)現(xiàn)每毫米芯片邊緣上數(shù)百個(gè)PWB的高效連接。在連接硅基絕緣（SOI）波導(dǎo)時(shí)，插入損耗僅為1dB至2dB，且在1200nm至1600nm波長范圍內(nèi)損耗變化極小。類似的損耗數(shù)據(jù)在連接多芯光纖（MCF）或磷化銦（InP）激光源時(shí)也得到了驗(yàn)證。由于鍵合形狀是根據(jù)耦合界面的實(shí)際位置量身定制的，因此無需再進(jìn)行高精度對(duì)準(zhǔn)光學(xué)芯片。此外，通過采用漸縮的自由形態(tài)波導(dǎo)，光子線鍵合技術(shù)能夠靈活處理待連接設(shè)備的不同模式場(chǎng)。該技術(shù)不僅高度自動(dòng)化，而且非常適合大規(guī)模批量生產(chǎn)，為光子集成系統(tǒng)的成功商業(yè)化開辟了新途徑。

光子引線鍵合的制造流程

子引線鍵合（PWB）的制造包括多個(gè)步驟，使用基于雙光子聚合的直接寫入3D激光光刻技術(shù)：

步驟1

使用標(biāo)準(zhǔn)的拾取和放置機(jī)械將光子芯片和光纖以中等精度固定于共同基板上。

（圖片來源：Vanguard）

步驟2

將互連區(qū)域嵌入光敏樹脂中，并使用具有亞100納米精度的3D機(jī)器視覺技術(shù)精確檢測(cè)波導(dǎo)端面和耦合結(jié)構(gòu)在樹脂中的位置。

步驟3

根據(jù)記錄的端面位置設(shè)計(jì)PWB波導(dǎo)的形狀，并使用雙光子光刻技術(shù)進(jìn)行定義。

步驟4

通過顯影步驟去除未曝光的樹脂材料。

步驟5

將結(jié)構(gòu)嵌入低折射率的包層材料中。

（圖片來源：Vanguard）

【近期會(huì)議】

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審核編輯 黃宇