光电共封新突破！英特尔推出完全集成在硅晶圆上的八波长DFB激光阵列

2022-06-29 16:00

6月28日，英特尔宣布推出了一种完全集成在硅晶圆上的八波长分布式反馈(DFB)激光阵列，其输出功率均匀度为±0.25分贝（dB），波长间距均匀度为±6.5%，参数性能均超过行业标准。

上图显示了8个微环调制器和光波导。每个微环调制器被调谐到特定波长的光，从而实现独立通信。（图片来源：英特尔）

该公司表示，通过使用相同的光刻技术，在严格的过程控制下制造300mm硅晶圆，这一创新标志着在大容量CMOS晶圆厂的激光制造能力的重大飞跃。该技术在保证光源波长分离一致的同时，保证了输出功率的均匀性，满足了光计算互连和密集波分复用(DWDM)通信的要求。

这是英特尔研究院在集成光电研究领域取得的又一重大进展，或将为下一代光电共封装和光互连器件的量产提供一条清晰的路径。

值得一提的是，最新的使用密集波分复用（DWDM）技术的共封装光学解决方案，展现了在增加带宽的同时显著缩小光子芯片尺寸的前景。然而，英特尔指出，要生产具有均匀波长间距和功率的DWDM光源仍然非常困难。

这些激光阵列需要三个组成部分：第一个是增益，以及提供分布式反馈的III-V元件。其次是III-V结构的泵。第三个部分是光栅结构，它定义了激光器的波长及其节距波长输出。

据介绍，八波长DFB激光阵列的制造，采用了与批量生产光收发器相同的工艺。具体而言，在这项研究中英特尔使用了先进的光刻技术，以在III-V族晶圆键合制程前完成硅片中波导光栅的配置。与在3英寸或4英寸III-V晶圆厂制造的传统半导体激光器相比，这种技术带来了更好的波长均匀性。此外，由于激光器的紧密集成，当环境温度发生变化时，阵列也能保持其通道间距。

英特尔表示，这一进步将使光源的生产具有未来大容量应用所需的性能，如共封装光学和光计算互连等方面。它将用于新兴的网络密集型工作负载，包括人工智能（AI）和机器学习（ML）。使用光互连的下一代计算输入/输出（I/O），可以为未来这些高带宽工作负载的极端需求而量身定制。

据悉，该激光器阵列基于英特尔的300mm硅光子学制造工艺，具有大规模制造和广泛部署的潜力。该技术的许多方面正经由英特尔的硅光子学产品部（Silicon Photonics Products Division）落地实施，作为未来光计算互连芯片式产品的一部分。英特尔表示，即将推出的产品将提供低功耗、高性能、太比特每秒（multi-terabits per second）的计算资源之间的互连，包括CPU、GPU和内存。