2019年OFC,Juniper公司展出基于硅光技術的100G QSFP28和400G QSFP-DD封裝的兩款光模塊,成為又一家推出光模塊產品的設備公司。
Juniper Networks,中文名:瞻博網絡,2016年8月,以1.65億美金收購硅光子公司Aurrion,獲得硅光技術。
硅光子公司Aurrion,成立于2008年,創始人為UCSB的Alexander Fang和John Bowers教授。Aurrion是一家光芯片的fabless公司,最核心的技術是InP等III-V材料與Si光芯片的異質集成技術,可以實現單片集成的硅光收發器。
這種技術已經經過Intel光模塊的商業驗證,Intel的硅基激光器技術也是與UCSB John Bowers教授合作開發獲得,兩者源出同門。
1.異質集成工藝
Juniper/Aurrion的異質集成工藝的一個簡單示意如下圖所示:

Juniper/Aurrion的異質集成工藝
[From:Juniper]
(1)先制作好硅光無源器件,將III-V族材料鍵合在硅晶圓上,這里可以鍵合多片,只在需要III-V族材料的區域鍵合即可;
(2)III-V族晶圓材料襯底的移除;
(3)III-V族器件的制作工藝,這里III-V族器件與硅波導的對準通過光刻工藝實現;
(4)制作電極、氣密性處理、后端測試等工藝。

Juniper的400G FR4和DR4單片集成光芯片
[From:Juniper]

Juniper的Opto-ASIC芯片
[From:Juniper]
Juniper的硅光芯片將Tx和Rx端的所有功能器件都集成在了同一個Si芯片上,其工藝在主流的Fab廠制作。其光芯片的設計中,利用光開關制作了光環回結構,可以在生產線上進行環回測試,提升良率。
其Opto-ASIC是將硅光芯片、MCU和各種ASIC芯片利用flip-chip工藝封裝在同一個PCB襯底上,芯片的一端預留光纖接口,因光電芯片配合緊密,信號完整性更好。Opto-ASIC連接上光纖、加上電源芯片、少量阻容元件和PCB板就是一個光模塊。另外,Opto-ASIC支持回流焊工藝,這一點在實際生產中非常重要。
3. Pluggable、OBO、Co-package
Juniper的Opto-ASIC是一個兼容性很強的模塊化設計思路,Opto-ASIC只需要更換PIC就可以實現400G DR4和400G FR4的切換,兩種模塊還可共用同一套PCBA,這樣可以降低成本。
Juniper的400G DR4和FR4硅光模塊
[From:https://www.650group.com/blog/junipers-ofc-photonics-announcement-is-a-big-deal]
另外,Opto-ASIC還可以輕松實現COBO封裝和On-Board Opto-ASIC。下圖一個板載光學交換機的示意圖,將32個Opto-ASIC通過回流焊的方式焊接在交換機的PCB板上,Opto-ASIC光接口固定在前面板,實現32x400G端口的12.8Tbps交換容量的交換機。

Opto-ASIC的無限擴展
[From:Juniper]
Juniper未來規劃通過3.2Tbps(光8x400G,電32 lanes 112G)的Opto-ASIC實現51.2Tbps的光電合封芯片。3.2TbpsOpto-ASIC通過3D封裝技術實現。

Juniper的Co-packaged Optics規劃
[From:Juniper]
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原文標題:震撼!Juniper的硅光子技術!
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