PON光模块的主要特点是追求极致的低成本,在大量的2.5G DFB激光器芯片和较大量的10G DFB激光器芯片,现在的价格和早几年相比,已经接近极限。
如何有效的降低成本成为各家PK的重点,采用双波导设计是一个有效路径。合集2021上297-301页写过MACOM的双波导设计。
为什么双波导可以降低成本? 主要的提高良率
DFB刻蚀均匀光栅,比相移光栅的成本低一些,但均匀光栅理论上有两个激射波长,一样的分布,高低高低的激射波长,与低高低高的激射波长不一样。
这个现象导致选出一个“单纵模”,是有概率的,这个概率<50%
芯片的产出率低,意味着成本就高了。
为了提高良率,做双波导设计,也就是在一个芯片上做两个激光器,这两个激光器的相位由π的差异,那么总有一个激光器符合“单纵模”的表征,良率就能提高到接近100%,成本降低。
华为的双波导设计,原理一样的,提高良率,只是实现方法略有不同,实现了比MACOM更小的尺寸。成本更低。
MACOM的电极分布在波导两侧,2吋晶圆可以分布1.6万颗芯片,华为则把电极分布在一侧,这样降低宽度,芯片尺寸减少30%,同样的晶圆可以分布2.2万颗芯片,进一步降低成本。
看一下大图,华为这个设计主要是把两个电极分层处理。
我略写一下大约的工艺
外延片制作完成后
如果是RWG的脊型波导设计,Y8T214 区分激光器或调制器的浅脊、深脊与BH掩埋结构
在P型InP上刻蚀出波导结构
钝化,做右侧电极。
用绝缘层覆盖右侧电极上方的区域,刻蚀凹槽,做左侧电极,并引出右侧电极的键合焊垫。
MACOM的双波导都是表面电极,在金属工艺上比华为的简单一些,只是芯片的尺寸就大了。相对成本会高一些。
华为这个除了芯片小,还有个优势就是两个波导的180°相移(π),不用端面刻蚀,而是用传统的机械解理,成本低一些,实现方法是通过设计DFB光栅做一部分移动,两个DFB的光栅之间有180°的差异设计,实现了在随机状态下总有其中一个波导能满足单纵模的输出。
同样的结构,也可以用在SI-BH的类型中,SI是半绝缘的意思,用于限制电流,Y8T214 区分激光器或调制器的浅脊、深脊与BH掩埋结构也做了区分,
在实现了SI-BH的半绝缘异质掩埋后,用同样的思路来做两波导的电极分布,提高产出率和良率,降低成本。
这周六开始新的一轮光模块的解析了,等这一轮完成后吧,我汇总一下8月这期与6月份那期的区别。