Page 25 - 网络电信2019年5月刊下
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2、100G硅光集成 图7 Intel硅光100G PSM4光模块
硅光子(SiP)是基于硅和硅基衬底材料(SiGe/Si、SOI
等)，利用现有 CMOS 工艺进行光器件开发和集成的新一代技
术，结合了集成电路技术的超大规模、超高精度制造的特性和
光子技术超高速率、超低功耗的优势。同时，硅光技术可以通
过晶圆测试等方法进行批量测试，测试效率显著提升从而降低
成本。
硅光集成目前多应用于短距离多通道的100G或以上速率的 图8 Juniper硅光100G LR4光模块
高端光模块，能够极大降低光器件的封装体积和功耗。预计到
2022年，硅光子光收发器市场将超20亿美元，在全球光收发器
市场中占比超20%。
图5 硅光子市场增长
近年来Intel、Luxtera、Acacia、光迅、Rockley、MACOM 的降低成本。OFC2019上Juniper也以硅光为切入点发布了100G
等企业先后推出芯片级、模块级产品，并逐步实现小批量商用 和400G硅光模块。国内一些设备商和光模块厂商也在硅光自主
出货。 开发上有所布局，目前大多处于实验室阶段，与国外还有较大
当前硅光工艺能够加工的芯片级器件主要包括光波导、 的差距。
合分波器件、外调制器件、硅锗APD接收器等，但不包含激光芯 3、25G/50G BiDi光模块和DSFP
片。主要是因为硅是间接带隙，空穴复合效率很低，发光效率 BiDi光模块只有一个端口，通过光模块中的光合波/分波器
极低。因此目前硅光方案主流仍是硅基混合集成，激光器仍使 将两个不同的波长信号放到同一根光纤上传送，同时完成一种
用传统的III-V族材料，采用分立贴装(光迅、Luxtera等)或晶 波长光信号的发射和另一种波长光信号的接收。BiDi光模块的
圆键合加工(Intel等)将III-V族的激光器与硅上集成的调制、 波长都是组合形式的，因此BiDi光模块必须成对使用，它最大
耦合光路等加工在一起。 的优势就是节省光纤资源，上下行等距可有效保证5G要求的高
精度时间同步等优势。
图6 Intel硅光六大关键难点
BiDi光模块的价格高于传统双纤双向光模块，但BiDi光模
块所需要的光纤数量却减少了一半，使用更少的光纤所节约的
成本要远远超过购买BiDi光模块增加的花费。
图9 25G BiDi工作原理图
25G BiDi光模块产品发射端采用非制冷DFB TO形式，中
心波长分别为1270nm/1330nm，接收端多采用高灵敏度25G PIN
硅光技术逐步成熟，但从芯片到光模块，集成和封装工艺 形式，接收波长分别为1330nm/1270nm。产品沿用成熟的光器
上仍存在较多技术难点，封装良率和成本仍有待优化，还需要 件同轴封装工艺平台，实现单纤双向的BOSA（Bi-Direction
一段时间的积累和发展来提高成熟度和完善批量化工艺。 Optical Subassembly）光组件。
近来Intel先后发布了基于50G和100G硅光技术的光模块， BiDi光组件中的光合波分波器有两种方案，一种是WDM方
大幅简化了模块内部的结构和生产工序，工艺成熟后有望显著 案，多采用TFF薄膜滤波片，技术成熟，体积小插损小，成本
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