Versiegelte Verpackung von Silizium-Photonikmodulen – wenn optische Chips in die Keramikfamilie aufgenommen werden

1. Warum müssen optische Chips in Keramikgehäusen „leben“?

Im September haben wir das Hochtemperatur-Co-Fired-Ceramic-Verfahren (HTCC) eingeführt, bei dem Schaltkreise „im Inneren“ der Keramik vergraben und in einem Schritt gebrannt werden. Im ersten Artikel dieses Monats beschäftigen wir uns weiterhin mit einer seiner vielversprechendsten Anwendungsrichtungen: photonischen Siliziummodulen.

Einfach ausgedrückt integriert die Siliziumphotonik einmal separate optische Komponenten (Laser, optische Wellenleiter, Fotodetektoren usw.) wie Bausteine ​​auf einem einzigen Siliziumwafer. Die Vorteile liegen auf der Hand: erhebliche Größen- und Kostenreduzierungen sowie die Möglichkeit, ausgereifte Wafer-Produktionslinien für die Massenfertigung zu nutzen. In der Branche wird dies weithin als der unvermeidliche Weg für die Zukunft optischer Ultrahochgeschwindigkeitsmodule angesehen.

Doch optische Chips haben eine Achillesferse: Sie reagieren äußerst empfindlich auf Feuchtigkeit. Sobald die optische Wellenleiterschicht auf der Oberfläche des Chips durch Feuchtigkeit beeinträchtigt wird, erhöht sich der Übertragungsverlust erheblich; Im besten Fall nimmt die Leistung ab und im schlimmsten Fall wird das gesamte Modul nicht „aufleuchten“. Daher benötigen Silizium-Photonik-Chips auch ein feuchtigkeitsbeständiges „Haus“, und Keramikverpackungen mit ihrer hervorragenden Luftdichtheit und Unterstützung für mehrschichtige Verkabelung sind eine ideale Wahl für dieses „Haus“.

Der HTCC-Keramiksteckverbinder von Xuri kann gleichzeitig optische Chips, Treiberschaltungen und Wärmemanagementstrukturen in verschiedenen Silizium-Photonikmodulen transportieren und bietet so eine integrierte Verpackungsbasis für Silizium-Photonik-Kunden.

2. Einen Schritt weiter gehen: Optik im Co-Package – Licht und Strom unter einem Dach

Ein Schritt über die Siliziumphotonik hinaus ist das heißeste Thema der Branche: Co-Packaged Optics (CPO). Beim herkömmlichen Ansatz sind optische Module unabhängige Komponenten, die in den Schalter eingesetzt werden, und elektrische Signale müssen einen langen Weg zurücklegen, bevor sie die optischen Komponenten erreichen. Im Gegensatz dazu werden beim Co-Packaging die optische Engine und der Schaltchip direkt auf demselben Substrat integriert, wodurch der Signalweg erheblich verkürzt und der Gesamtstromverbrauch erheblich gesenkt wird.

Dies stellt neue Anforderungen an die Verpackung: dichtere Verkabelung, geringerer Signalverlust und die Möglichkeit, mehrere Materialien (Silizium, Glas, Galliumarsenid usw.) auf demselben Substrat unterzubringen. „Mehrere Materialien koexistieren harmonisch und werden gleichzeitig gebrannt“ ist die Heimat der Keramikverpackung – und verleiht dem HTCC-Prozess eine neue Bühne, um zu glänzen.

Xuri hat sich schon sehr früh in diese Richtung positioniert und gemeinsam mit vielen Kunden entwickelt, damit Keramikverpackungen auch in der nächsten Generation optischer Module eine Schlüsselrolle spielen können.

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[Glossar]

1. Siliziumphotonik: Eine Technologie, die optische Komponenten wie Laser, Wellenleiter und Fotodetektoren auf Siliziumwafern integriert – klein, kostengünstig und in Massenproduktion.

2. Optisches Co-Packaging (CPO): Die nächste Generation der Verpackungsform integriert die optische Engine und den Schaltchip auf demselben Substrat, um den Signalweg zu verkürzen und den Stromverbrauch zu senken.