光电子集成芯片封装技术进展

分享一个Optica在线行业会议的材料，主题是光子集成芯片（PIC）封装的大规模生产，邀请了Tyndall、Intel、住友等企业和研究机构参与分享。 一、玻璃基板、玻璃光学组件 1. Tindall National Institute

◆ 技术趋势：从传统蝶形封装转向芯片级封装（Chiplet），采用玻璃/有机/陶瓷基板与BGA封装技术。

◆ 案例：与英特尔合作开发的光电子混合封装，集成FPGA与PIC芯片。

◆ 关键技术：玻璃基板微光学组件集成、晶圆级测试、电子兼容封装工艺。

◆ 挑战与合作： ① 玻璃基板的热管理与CTE匹配问题，需结合有机材料优化。 ② 行业伙伴可通过标准化设计规则（ADK/PDK/TDK）接入PIX Europe中试线，加速技术转移。 2. Intel Foundry：CPO封装技术挑战 ◆ CPO封装需求：高密度光连接（8+ PIC芯片/封装）、高良率组装（光纤阵列成本与保偏光纤耦合封装的自动化难题）。

◆ 解决方案：

① 玻璃基板技术（兼容晶圆测试）、垂直扩展光束架构（支持晶圆级测试）。

◆ 案例：Flip Chip集成微透镜，实现芯片到光纤的低损耗耦合。

◆ 行业呼吁： 降低保偏光纤阵列的成本与工艺复杂度，需行业推动自动化旋转对准技术。降低单通道耦合成本至$1以下。 3. FemtoPrint

基于飞秒激光的玻璃3维加工技术，可以实现三维光波导、模斑转换器、2D光纤插芯等，加工形貌精度可以达到1um。

二、异质集成

1. Phix与Brilliance联合展示：AR应用的RGB激光芯片封装 ◆ 技术亮点： - 通过Flip Chip技术将可见激光芯片（红/绿/蓝）与集成氮化硅芯片无源耦合，实现4×4.5mm光引擎。

◆ 优势：晶圆级工艺、低功耗（<1W）、高亮度。

◆ 应用目标： - 初期聚焦工业与汽车HUD，最终目标AR眼镜量产。

2. IMEC

分享硅光子平台进展，包括锗探测器（56Gbps）、氮化硅波导，并探索异质集成（如铌酸锂调制器）。

三、聚合物技术(聚合物波导、双光子直写)

1. Vario-Optics：基于聚合物波导走线的电光PCB板

Vario-Optics AG一直致力于推动将聚合物波导嵌入到PCB板上，实现电光系统的小型化封装。这里主要介绍了他们的倏逝波和端面耦合的方案，实现＜1dB的耦合损耗

目前在和荷兰芯片集成技术中心CITC合作，结合CITC的先进电封装能力(＞140GHz带宽的垂直电互联)，开发可量产的板级封装技术PFLOP。

2. 住友/Vanguard Automation/Keystone Photonics：双光子直写3D打印技术

首先是住友分享了他们的端面打印微透镜应用于小型化光组件封装及CPO场景，可以实现低损耗、大带宽(垂直耦合)、大容差耦合，聚合物透镜插入损耗＜0.2dB，光纤到芯片耦合＜1.8dB。已通过85℃/85%RH湿热测试与1000次温度循环，125℃下240h通过。但目前加工时间是潜在瓶颈，未来面向大规模量产需将单透镜的加工时间降低至20s以下。

随后是开发这项技术/设备的Vanguard 联合Keystone photonics公司介绍了晶圆级3D打印技术。通过3D打印技术在晶圆级实现光子线键合（如透镜、波导），解决CPO高密度耦合难题。Keystone光子的晶圆级测试解决方案，支持表面/边缘耦合测试。

四. 其他技术展示 - RJR Technologies：低成本注塑液晶聚合物气腔封装替代金属/陶瓷管壳封装，支持高导热铜/金刚石基板，散热性能优异，近气密封装，可靠性可以达到20年MTBF，在5G基站中已经交付八千万套封装无故障记录，目前正在与Phix和CITC合作开展光学封装原型。