台积电硅光平台，深度揭秘！

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文章摘要

随着云计算和人工智能需求的增长，数据中心和高性能计算系统的数据流量急剧增加，传统的铜基电气互连已无法满足需求，硅光子技术因其可扩展性、传输带宽、能效和低误码率等优势而逐渐取代铜基互连。台积电开发了300mm代工技术的光子引擎平台，集成了光子集成电路（PIC）和电子集成电路（EIC）的先进功能，通过COUPE或CoWoS封装实现异构集成。

台积电的SiPh平台采用300毫米绝缘体上硅晶圆制造，结合65纳米CMOS技术和先进的光刻、蚀刻技术，实现关键PIC层和结构的精确制造。全自动电气/光学晶圆验收测试用于跟踪器件的健康状况和性能，建立工艺和器件性能之间的反馈回路。硅光子器件的高折射率对比使其对制造引起的尺寸变化敏感，因此需要严格的临界尺寸（CD）控制。

台积电开发了工艺设计工具包（PDK），包含O波段光子器件库和参数化单元，以及25-105°C范围内的s参数模型。PDK还考虑了自由载流子吸收和双光子吸收引起的自加热行为，以及光电流对RC和调制响应的影响。无源器件方面，PDK提供了高带宽、低损耗的波导、光栅耦合器等，而氮化硅（SiN）器件因其宽带宽、低光损耗等特性，是开发高性能PIC的理想选择。有源器件方面，台积电展示了微波调制器（MRM）、Ge光电探测器（PD）和双微波谐振器（DMRR）等关键器件。

结论指出，台积电的先进硅光子代工平台，凭借其先进的工艺能力、自动化在线测试和可靠性协议、工艺一致性和变异控制，有望彻底改变未来的数据通信技术和发展。