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欧盟PLAT4M项目硅光子最新进展分析

2015-12-23 09:05
Timeless落尘
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  法国CEA-Leti公司和其欧洲FP7项目PLAT4M伙伴宣布,已经建造3个硅光子技术平台,创建者是PLAT4M成员:Leti、比利时微电子研究中心(IMEC)和意法半导体(STM icroelectronics)。创建器件包括相干光束合成器和若干热调谐无源和有源组件。2013年启动的4年PLAT4M项目,旨在建立一个基于欧洲的硅光子技术产业链,以加快技术产业化。PLAT4M项目得到欧洲委员会1020万欧元的资助。

  (1)IMEC建成200mm硅光子技术平台

  在PLAT4M项目支持下,IMEC建立成熟的基于200mm基板的硅光子平台。该平台基于绝缘体上硅(SOI)衬底,在2000nm厚隐埋氧化物上生长厚220nm晶硅。项目执行过程中,已经微调现有制造工艺和流程,所有光学构建模块(耦合器、波导、移相器、探测器)有稳定和可重复性能。PLAT4M项目合作伙伴泰利斯(Thales)、保利泰克(Polytec)和荷兰应用科学研究院(TNO)已经使用该技术。在200mm平台上,IMEC已经利用193nm浸没式光刻扫描仪拓展先进光刻技术。完全蚀刻波导显示较低传输损耗(0.6dB/cm),具有优良晶圆内线宽控制(450nm宽波导标准偏差小于3nm)和亚100nm特征。可制备深亚纳米波长波导,无需使用电子束光刻。

  (2)IMEC和Thales研制相干光束合成技术

  使用IMEC平台,泰利斯公司演示激光相干光束合成(CBC)。此演示目的是生产高功率、高能量激光源,用于传感、工业或基础物理。CBC原理是通过使用大量放大器和输出光束的相干叠加来超越单激光发射器的限制(通常是光纤放大器)。相干叠加需要锁定所有放大通道的相位。通道数量非常大(从几十到几千),此合成技术对工业产品应用来说是关键技术。第一代PLAT4M CBC演示器,是由Tyndall UCC公司封装,包括1-16信道分路器树,加上16个独立热相位调制器。CBC实验证明16个1.55μm 波长光束已成功相干合成。

  (3)Leti 开发 200mm SOI 光子平台

  Leti已经开发出基于200mmSOI晶圆的新光子平台。此工艺提供多层级硅结构,可设计具有热调谐能力的各种无源和有源器件(例如调制器和光电二极管)。2个铝铜层可用于路由。工艺设计套件(PDK)可用于电路设计,多项目晶圆(MPW)服务将在2016年实施。Leti已经验证光电器件的最先进特性:单模波导插入损耗小于2dB/cm,多模器件插入损耗小于0.2dB/cm。

  锗光电二极管带宽大于30GHz时响应率大于0.75A/W。Mach-Zehnder调制器在2V工作电压E/O带宽大于25GHz时VpLp范围为2V.cm。此外,Leti和III-V实验室使用晶片键合技术,已经开发出硅上集成混合Ⅲ-Ⅴ激光器和电吸收调制器(EAM)。混合激光器工作在单模方式,EAM驱动电压低于2V时消光比高于20dB。清晰眼图已经实现比特率 25Gbit/s,证实有巨大电信应用潜力。

  (4)意法半导体开发300mm硅光子平台

  此项目中,意法半导体开发了一个300mm硅光子平台,将被用作概念验证的研发工具。这项技术名为“数据通信高级光子纳米环境”(DAPHNE),是专为评估示范用新设备和子系统而设计。DAPHNE 是一个适应研发需求的柔性平台,通过开发此平台,意法半导体使用阵列波导光栅、阶梯光栅、级联马赫-策德尔干涉仪和侧面耦合集成谐振器间隔序列,证实波分多路复用(WDM)解决方案。有些配置是专为100GBASE-LR4标准设计,实验表征结果表明带内平坦度2nm时插入损耗小于0.5dB,信道串音高于25dB。此外,利用65nm节点技术,与光学器件相连接的接收机和发射机模块的传输速率28Gbit/s得到验证。

  (5)其他光电研究进展

  此外,巴黎南方大学已经理论研究了不同移相器和光电探测器的时间效率和精确建模行为。明导(Mentor Graphics)公司和凤凰软件公司作为合作伙伴,改进了相位感知路由和工具互操作性。作为以明导公司能力平台为基础的新技术结果,验证和可制造性都达到行业要求标准。明导公司能力平台提供布局与原理图比较、光子规则检查和曲线意识设计规则检查。掩模制备也在改进,具有更好的图案密度控制和掩模修正。

  PLAT4M包括15个欧洲研发机构和CMOS公司,设计和封装行业与研究机构,以及不同应用领域的最终用户,以打造完整产业链。
 

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