欧洲硅光子学供应链

今年6月，欧盟启动了一项耗资4800万欧元、历时3.5年的硅光子学商业化项目。photonixFAB项目由硅芯片代工厂X-FAB牵头，包括诺基亚、英伟达、Ligentec、imec和CEA-Leti等大公司，将推动光子产品创新，同时为大批量生产奠定明确的道路。
X-FAB负责光子学和业务开发的产品营销经理乔尼·梅林(Joni Mellin)认为，这个项目的时机是对的。Mellin说，X-FAB的晶圆代工厂已经在德国、法国和马来西亚的多个地点加工光电子相关设备的晶圆超过十年，客户对此类服务的需求正在快速增长。
他说:“何时开始支持这些活动总是一个有点棘手的问题，尤其是在市场尚未完全到位的情况下。”“但我们看到越来越多的大公司投资于(集成光子学)项目，以及一直在开发产品的中小企业，现在正试图将这些产品推向市场。”
Mellin说，无数终端客户希望开发商业硅光子学相关产品，并正在寻找大批量生产的合作伙伴。“集成光子学已经达到了成熟的水平，开始有意义安装大批量制造能力。光电子行业认为这是一个障碍，所以我们正在与photonixFAB合作伙伴合作，建立一个工业价值供应链。”
集成问题
光子集成电路(PICs)将多个光子和电子功能结合在一个芯片上，以创造快速和节能的设备，但将这些截然不同的元素融合到一个芯片上并不容易。在过去的十年中，异质集成方法已经被开发出来以简化制造，但是随着pic复杂性的增加，这种过程变得极其复杂，并且不是特别具有成本效益。
考虑到这些市场发展和为大批量生产做准备，photonixFAB正在X-FAB建立异构集成生产线，用于由比利时imec和瑞士Ligentec公司开发的绝缘体上硅(SOI)和氮化硅(SiN)光子技术。随着时间的推移，SiN平台将通过Ligentec商业化。作为这些活动的一部分，基于磷化铟(InP)、铌酸锂(LNO)和锗的组件也将集成到基于SOI和sin的pic中。到项目结束时，每个平台都将准备好在不同的技术准备水平上进行小批量生产和原型制作，并为大批量制造提供明确的途径来自photonixFAB项目合作伙伴Ligentec的晶圆。SiN解决方案的先驱是École洛桑理工学院(EPFL)的副产品。
梅林说:“生产(pic)并获得高产量非常困难，我理解(公司)在这方面遇到了问题。”“我们需要找到一种更经济、更快捷的方式来生产产品。”这就是photonixFAB的过程变得有趣的地方。到目前为止，异质集成主要是通过晶圆键合，以及主动和被动元件的主动对齐来实现的。新项目将采取不同的策略，专注于微转移印刷(MTP)，这是X-FAB的长期合作伙伴X-Celeprint(爱尔兰科克)授权的。根据Mellin的说法，这种大规模并行的取放工艺可以基于不同的工艺节点和技术堆叠模具，从而更快、更经济地交付pic。他说:“X-Celeprint一直是这项技术的先驱，我们已经用它们建立了一条电子小芯片的试验线。”“我们一直在为直接的模到晶圆键合敞开大门，但我们现在更倾向于微转移印刷。”作为这些活动的一部分，X-FAB还将与photonixFAB合作伙伴Smart Photonics(埃因霍温，荷兰)合作，简化InP组件与平台的集成。关键的是，PIC代工厂最近从ASML, NXP和其他行业和金融投资者那里获得了1亿欧元的资金，以扩大InP晶圆和小芯片的生产。梅林说:“这些资金将真正帮助Smart Photonics扩大未来的生产规模。”“我们打算将他们的InP代工技术与我们的技术结合起来，然后根据客户的设计提供MTP(制造)设备。”在此过程中，总部位于比利时的光子IC设计软件开发商Luceda Photonics将为SOI和SiN技术建立成熟的工艺设计套件，并将与Smart Photonics合作，实现InP芯片和LNO材料的异构集成设计。Luceda Photonics还将开发PIC组装设计套件以降低封装成本，而Phix Photonics assembly (Enschede, Netherlands)将扩大PIC封装工艺以实现批量生产。重要的是，主要应用开发商诺基亚、英伟达、Aryballe、Brolis Sensor Technology和PhotonFirst将在数据通信、光学开关和消费者医疗保健红外光谱等用例中测试pic。大胆的行动
从photonixFAB制定的计划中可以清楚地看出，工业规模的集成光子供应链的各个部分正在小心翼翼地落实到位——有些人可能会补充说，这是时候了。众所周知，美国和亚洲在商业PIC流程方面都领先欧洲一步。正如梅林所说，“欧洲在基础研究方面的投资非常出色，但传统上，我们并没有成功地将我们的成果商业化。”X-FAB产品营销经理指出，欧洲厂商在半导体开发方面一直处于领先地位，但后来制造业大部分转移到了亚洲。他说:“这可能促使欧盟决策者和成员国为欧洲的[PIC]工业价值链提供激励和计划，这正是photonixFAB的全部意义所在。”“(有了这个)，我们的客户就不需要去美国、中国或亚洲其他地方生产芯片了。”事实上，在项目结束后，Mellin相信合作伙伴关系将继续形成，使PIC市场蓬勃发展。“为了从我们在这里的研发和基础技术投资中受益，我们必须继续在欧洲建立我们的制造基地，”他说。“很多人把他们的职业生涯都花在了光子学上，我真的希望我们能够满足他们的商业期望，并继续发展。”