硅光芯片制造技术走向成熟，硅光晶圆测试测量全新解决方案，产业发展迎来新契机
硅光芯片制造技术走向成熟，硅光晶圆测试测量全新解决方案，产业发展迎来新契机
在 AI 技术飞速发展的当下，AI 服务器对数据传输速率的要求急剧攀升，而融合了硅芯片工艺流程与光电子高速率、高能效优势的硅光芯片，成为解决这一需求的关键所在。2025 年，从政策规划到技术突破，再到产业化推进，多项进展清晰地显示出硅光芯片的制造工艺正逐步走向成熟。
政策层面为硅光芯片产业发展注入了强大动力。国内多个省份纷纷出台相关政策支持硅光芯片产业创新发展。湖南省人民政府在《加快“世界光谷” 建设行动计划》中明确提出，到 2025 年完成 12 英寸基础硅光流片工艺开发，形成国际领先的硅光晶圆代工和生产制造能力。《广东省加快推动光芯片产业创新发展行动方案 (2024—2030 年)》也着重强调，支持光芯片相关部件和工艺的研发及优化，其中就包括硅光集成、异质集成等光芯片相关制造工艺的研发和持续优化，为产业发展指明了方向。
一、硅光芯片的技术创新
技术突破是硅光芯片制造工艺走向成熟的核心标志。在技术创新方面，复旦大学信息科学与工程学院张俊文研究员、迟楠教授与相关研究团队开展合作，提出基于多维光子复用的创新范式，成功实现了在时域、空域、频域的多维并行信号传输。基于此，团队设计并研制出一款硅光集成高阶模式复用器芯片，该芯片实现了每秒 38Tb 的数据传输速度，这意味着其可在 1 秒内完成大模型 4.75 万亿参数传递，极大地提升了数据传输效率。
国际企业在硅光芯片技术上的探索也成果显著。英伟达在 2024 年 12 月的 IEDM 2024 上展示了与台积电合作开发的硅光子原型。据台积电介绍，该原型采用的 COUPE 技术使用 SoIC-X 芯片堆叠技术，将电子裸片堆叠在光子裸片上，从而在 die-to-die（裸片与裸片）接口提供更低电阻和更高能效，为硅光芯片性能提升开辟了新路径。
同时，硅光芯片制造中的关键难题—— 对准瓶颈也得到了有效突破。传统单通道对准效率低下，而新型快速多通道光子对准系统（FMPA）通过固件驱动的并行对准技术，实现 6 自由度同步优化，将对准时间从数十秒大幅缩短至 250-400 毫秒，且精度达到纳米级，这一突破成功解决了硅光子晶圆级测试与封装的规模化难题。目前，该技术已集成至 Cascade Microtech 等厂商的探针台，有力推动了硅光子从实验室走向量产。
二、硅光测试技术和设备
在硅光芯片制造技术逐步成熟的进程中，测试技术与设备发挥着举足轻重的作用，它们是保障芯片性能与质量、推动产业从实验室走向大规模商用的关键支撑。
1，国内进展
从国内来看，诸多企业和机构在硅光芯片测试领域取得了显著进展。
武汉普赛斯电子股份有限公司作为国内唯一一家实现光通信装备垂直整合的专精特新“小巨人” 企业，深耕半导体测试领域长达 15 年 。其自主研发的光芯片检测设备，凭借微秒级精度，能够对光芯片完成功率检测、电性能验证等全流程测试，覆盖了国内 80% 的光通信企业。在硅光技术方面，普赛斯联合高校开发了偏振控制与检测等光学仪器，历经两年成功攻克技术难题，目前相关技术已步入产业化阶段 。
思仪科技则针对 800G/1.6T 高速光模块、光芯片的测试需求，推出了具备 145GHz 大带宽、pm 级高测试精度且覆盖 350nm - 2500nm 宽波长范围的测试解决方案 。该方案可应用于硅光芯片、电光调制器、WSS 等光器件的测试，能够实现高精度光信号产生、光谱特性分析、复杂光电网络参数测试、相干激光特性测试、偏振相关控制与测试以及光器件微米级诊断，为光通信设备制造商、运营商以及科研机构提供了有力的测试支持 。
在测试设备方面，联合微电子中心有限责任公司拥有自主研发的芯片自动测试系统 。该系统可在无人操控的情况下，对硅光芯片展开自动化测试，极大地提升了测试效率与准确性。并且，其打造的国内首个全流程的硅基光电子封装测试平台，实现了高密度光纤阵列与硅光芯片的耦合封装等技术，在业内率先发布《硅基光电子芯片封装规则》，为硅光芯片的封装测试提供了重要的标准参考 。
北京电子城 IC/PIC 创新中心的光电芯片封装测试验证平台，以硅光技术为核心，为光电芯片设计的初创企业、高校和研究院所团队，提供从光电芯片到模块的一站式定制化封装和测试验证服务 。该平台有效缩短了芯片封测周期，将原本需要 9 个月才能完成的芯片到封装好的模块原型的时间，缩短至 3 个月 。
2，国际进展
在国际舞台上，众多企业和研究机构在硅光芯片测试技术与设备领域各展所长，推动着行业的进步。
美国的是德科技联合 FormFactor 与新加坡的 CompoundTek Pte Ltd，共同开发出硅光晶圆上测试解决方案。该方案具备自动对准功能，还能同步进行光信号和光电器件测试 。其中，FormFactor 的 CM300xi - SiPh 拥有自动晶圆级光信号定位能力，搭配是德科技符合行业标准的 IL/PDL 引擎和 N7700A 光通信应用套件（PAS），在 1240nm 到 1650nm 的双向扫描中，重复波长精度可达 ±1.5pm，扫描速度最高达 200nm/s，确保了从 O 波段到 L 波段测试的精度与可重复性 。是德科技的 N4373E 67GHz 光波元器件分析仪，在光接收机和光发射机测试中展现出出色带宽，保障了电光 S 参数测量的规范性与设备的可追溯性 。同时，FormFactor 的 SiPh 软件实现了自动校准和对齐，并简化了与是德科技 PathWave 软件平台及光通信仪器的集成，提升了使用的便捷性 。
CompoundTek Pte Ltd 还在新加坡启动了东南亚首个硅光子测试服务中心，该中心测试服务独立于代工服务，非 CompoundTek 客户也能使用其开放式测试平台 。中心内的设备可实现快速且可重现的光学耦合，涵盖 6 轴探针位置优化和偏振对准功能，能进行光学领域常规 DC 和 RF 电气测试的晶圆探测，同时支持 O 波段和 C 波段，还可测试高达 67GHz 的电光组件，适用于 400Gbit/s 及以上的电光组件 。
美国推出的全球首款全硅八通道雪崩光电探测器芯片，采用标准硅光子工艺制造，与标准多项目晶圆运行完全兼容 。在对该芯片的测试中，其八个通道均展现出卓越的性能与一致性，响应度达 0.4AW-1，暗电流低至 1nA，带宽高达 40GHz，每通道支持 160Gbs-1 的数据传输速率，总数据传输速率高达 1.28Tbs-1，相邻通道之间的串扰低于 - 50dB 。这样的测试结果为未来高速、低成本光网络的构建奠定了基础。
德国的 ficonTEC 作为光电子封测行业重要的设备提供商，在硅光芯片测试设备方面技术领先 。其生产的设备广泛应用于硅光芯片的晶圆测试、耦合封装等环节，特别是在硅光、CPO 及 LPO 耦合、封装测试领域，能够为相关技术提供整体工艺解决方案 。ficonTEC 凭借在全自动耦合设备等领域建立的技术壁垒，与英特尔、思科、博通、英伟达等世界知名企业在数据中心、AI 等众多应用领域展开了广泛合作 。
总体而言，硅光芯片测试技术与设备正朝着高精度、高速度、自动化以及标准化的方向发展 。随着技术的不断创新，从高精度测试仪器到自动化测试平台，从针对特定芯片的性能测试到涵盖全流程的工艺解决方案，这些测试手段将在保障硅光芯片性能、加速产品迭代以及推动产业规模化发展等方面持续发挥关键作用 。不过，当前测试领域仍面临着测试成本较高、部分测试标准不统一等挑战，需要产业界和科研机构进一步探索解决方案，以推动硅光芯片产业更高效、健康地发展 。
三、硅光应用产业化
在产业化方面，国内企业同样取得了令人瞩目的进展。中国信科发起成立的国家信息光电子创新中心联合开发的 12 英寸硅光工艺线预计今年底正式建成，该工艺可支持 40 纳米小尺寸硅光波导结构的生产制造，这将大幅降低开发验证周期，保障大规模芯片交付，实现国产芯片从设计到生产的完全国产化。群发光芯也在 4 月 27 日召开了 OPA 中试线投产及产品发布会，其 OPA 中试线以低损耗厚膜氮化硅制造工艺为核心，能够助力多种类型硅光器件加工。建成的六英寸硅光生产线具备光刻、刻蚀、成膜等全工艺流程能力，形成了具有自主知识产权的高端硅光芯片工艺解决方案。
总之，硅光芯片制造技术在政策支持、工艺开发、传输速率、芯片堆叠、测试技术及产业化等多方面均取得了显著进展，正逐步走向成熟。不过，该领域仍面临一些挑战，如进一步降低成本、提高良品率等。随着技术的持续创新和产业的不断完善，硅光芯片有望在数据中心、人工智能、智能驾驶等领域得到更广泛应用，为相关产业的发展注入强劲动力。