光电子技术测试中的对准关键性
引言光电子技术正经历由数据量指数级增长和能源效率需求驱动的复兴。随着行业准备扩大到生产数十亿个单元，克服制造挑战——特别是对准问题——已成为首要任务。本文探讨了为什么对准在光电子技术中如此重要，当前的测试方法，以及行业如何发展来应对这些挑战。
1理解对准挑战对准代表了当今光电子制造中最显着的障碍。与传统的CMOS制造不同，光电子技术需要将光精确地耦合到晶圆上的光子线路中。这种对准必须在最佳轴线上以精确的角度和位置达到数十纳米的精度，才能实现适当的耦合。
风险很高——生产光电子集成芯片成本的约80%用于对准过程。这是因为光子互连比典型的芯片上互连小约1000倍，光电子集成芯片中的模式直径仅为1到3微米。
博通光学系统部门的营销和运营副总裁Manish Mehta强调："物理对准是一个重大且重要的问题，许多公司正在努力解决。"无论是芯片公司、收发器公司还是OEM，每家公司都在投资将光学对准纳入制造过程的能力。
与电子系统相比，光子系统的独特特性加剧了这一挑战。在电子学中，可以通过插入放大器来沿处理链重新生成信号，解决信号衰减问题。然而，正如Cadence的Gilles Lamant所解释的："在硅基光电子中，你无法做到这一点，因为没有主动器件，所以必须对每个级别的插入损耗极为谨慎。"
这种缺乏余量意味着对准精度直接影响系统功能。前Synopsys光子解决方案集团总监Twan Korthorst警告说："如果应用对功率预算敏感，且在光纤芯片耦合或激光器芯片对准耦合中损失大量分贝，那么整个系统将无法工作。"
2测试方法：主动测试与被动测试行业目前采用两种主要测试方法来确保适当对准：主动测试和被动测试。
主动对准（目前占主导地位）涉及反馈循环。正如Korthorst所描述的："人们引入光纤并通电，同时用XYZ甚至旋转系统移动光纤，测量光纤到芯片的实际耦合，在测量到最佳传输时进行修复。"这种方法将测试集成到assembly过程本身。
虽然有效，但主动测试耗时较长。Lightwave Logic首席执行官Michael Lebby注意到取得的显着进步："在2000年我刚开始时，测试和评估光学模块需要两到三个小时。现在已降至一小时以内，我们将争取在几分钟内完成。"
另一方面，被动测试消除了反馈循环，提供了更精简的方法。博通已为带有可拆卸光纤的光电共封装(CPO)宣布了一套被动测试系统。在这个系统中，"你不需要永久连接光纤。你有一个光学引擎，需要插入光纤电缆才能传入和传出光，但是可以拆卸，"Mehta解释道。这允许构建测试系统，只需插入光学引擎和光纤进行自对准测试。
3行业发展和市场增长光电子行业正经历类似于半导体行业几十年前的转型。Physik Instrumente USA的Scott Jordan观察到："光电子技术就像35年前的半导体行业。到处都是人使用定制机器做小型手动作业。但该生态系统已经成长，如今你可以通过简单下订单来装备半导体制造厂，我们看到光电子行业也在如此发展。"
虽然光电子技术早已在电信领域确立，但市场体量历来较为适中。Infinera市场高级副总裁Rob Shore指出："直到最近，我们才开始更多地转向边缘应用和插拔式应用，使体量从数百或数千个单元增长到超过1000万个单元。"
与1990年代的光电子技术繁荣不同的是，如今推动增长的应用多样化。Jordan强调："当前对硅基光电子的兴趣源于数据中心对能源效率、容量和速度的需求。这将从现在开始推动该领域发展。"
随着行业继续成熟，测试方法将不断发展。Keysight Technologies的John Calvin表示："随着硅基光电子的出现，许多制造变异性随着'系统'使用传统的微电子CMOS型制造工艺而消除。这可以简化甚至移除一些所需的测试。"
光电子行业处于拐点，对准技术在实现高产量制造方面发挥着关键作用。随着测试过程变得更加标准化和高效，我们可以期待光电子技术在日益互联的世界中实现数据传输和处理的革命性变革。
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