OFC 2026 重磅：三星 300-mm 硅光子平台技术全披露

一、300-mm 硅光子平台：CMOS 工艺融合的底层架构设计

三星此次推出的 300-mm 硅光子平台是以SOI 晶圆为衬底，采用顶层 305 nm 硅层与 2 μm 厚埋氧层的基础结构，深度融合成熟 CMOS 工艺与光子器件制造技术，兼容光、电器件的异构集成与先进封装。平台的核心工艺设计围绕O-band光信号的传输、调制、探测与系统集成四大维度展开，形成了标准化、可量产的工艺体系。

在波导与耦合结构制备上，平台通过三次硅刻蚀工艺完成硅光栅耦合器与硅波导的图形化定义，随后沉积并刻蚀 400 nm 厚氮化硅（SiN）层，实现低损耗 SiN 波导与端面耦合器的制备。为提升光纤耦合效率，平台通过去除后端金属布线（BEOL）层，采用氧化物填充腔体，并引入底切（undercut）与深沟槽(deep trench)结构，优化光场耦合的空间匹配。

针对调制器与光电探测器的核心 PN 结结构，平台通过多步离子注入工艺实现精准掺杂，同时利用锗的选择性外延生长技术，完成波导型高速光电探测器（HSPD）与监测光电探测器（mPD）的制备，实现光信号到电信号的高效转换。

在热调控与系统集成层面，平台集成带掏空选项的钨（W）加热器，为热光移相器提供高效的温度调控能力，解决光子器件的温度敏感性问题；将金属 - 绝缘体 - 金属（MIM）电容集成至四层金属层的 BEOL 工艺中，保障系统的电源完整性。同时，平台集成硅通孔（TSV）与凸点结构，实现与电子集成电路（EIC）、中介层、封装基板及印刷电路板（PCB）的外部互连，为共封装光学（CPO）等先进封装方案提供硬件支撑，打通光子器件从芯片到系统的连接链路。

二、全品类光子器件：无源与有源的高性能技术突破

依托 300mm 硅光子平台，三星完成了全品类无源与有源光子器件的研发与性能验证，器件覆盖 O 波段光互连应用需求，在传输损耗、调制效率、探测灵敏度与高速特性上均实现关键突破，为光互连模块的开发提供了核心器件基础。

（A）无源器件：低损耗、宽频带的光信号传输与调控

无源器件作为光信号传输的基础，其损耗与带宽直接决定光互连链路的整体性能。三星该平台的硅单模 TE 条形波导、SiN 单模 TE 条形波导与硅单模 TE 脊形波导的传播损耗分别低至 1.2 dB/cm、0.4 dB/cm 与 0.7 dB/cm，实现了光信号的低损耗长距离传输；硅与 SiN 波导间的 TE 模式转换损耗小于 0.1 dB，为不同波导结构的集成提供了低损耗衔接方案。

光栅耦合器作为光芯片与光纤的核心接口，平台开发了 1D 硅、2D 硅与 1D SiN 三款产品，兼顾耦合效率与带宽特性：1D 硅光栅耦合器峰值耦合损耗 1.9 dB，1-dB 带宽 27 nm；2D 硅光栅耦合器实现 TE 与 TM 双模兼容，耦合损耗 2.4 dB，1-dB 带宽 17 nm；1D SiN 光栅耦合器则以 2.1 dB 的峰值耦合损耗实现 57 nm 的 1-dB 宽带宽，满足高速宽带光互连的应用需求。

此外，平台开发的双环滤波器（DRF）drop-port 插入损耗小于 1.0 dB，1-dB 带宽达 105 GHz，为波长选择与信号滤波提供了高性能解决方案。

（B）有源调制器件：高效率、高速率的电光转换

电光调制器是光发射端的核心，平台推出微环调制器（MRM）与马赫 - 曾德尔调制器（MZM）两款核心产品，适配不同高密度、高带宽应用场景。MRM 方面，平台提供垂直与横向两种 PN 结结构，其中垂直 PN 结基 MRM 调制效率达 52.0 pm/V，横向 PN 结基 MRM 在 3-dB 与 6-dB 插入损耗点的电光 S21 3-dB 带宽分别为 74 GHz 与 58 GHz，实现了高速率的光信号调制；MZM 则展现出良好的线性调制特性，调制效率约 1.4 V・cm，传输损耗 10 dB/cm，电光 S21 3-dB 带宽达 50 GHz，为高线性度光信号传输提供了选择。

（C）光电探测器件：高灵敏度、低暗电流的光电转换

平台基于锗材料开发了全系列光电探测器件，包括 HSPD、mPD 与雪崩光电二极管（APD），实现了从常规探测到高灵敏度探测的全覆盖。HSPD 与 mPD 在 - 1 V 偏置电压下，暗电流均低于 10 nA，响应度接近 1 A/W，兼顾低噪声与高探测效率；针对高灵敏度需求设计的 APD，在 - 1 V 偏置下暗电流约 1 μA，响应度超 3 A/W，光电 S21 3-dB 带宽达 20 GHz，而 HSPD 的光电 S21 3-dB 带宽则高达 50 GHz，满足高速光信号的探测需求。

在此基础上，三星进一步在该平台开发出 MRA-Ge APD，解决了传统 APD 高工作电压与 HPC 低功耗需求的矛盾。该器件将 7 μm 半径的微环谐振器（MRR）与 180 nm×400 nm 沟槽的选择性外延锗层集成，采用横向分离吸收、电荷和倍增（SACM）结构，锗区面积达亚 μm² 级别。

性能方面，在 - 1.0 V 偏置下，MRA-Ge APD器件在谐振波长处的响应度达 0.82 A/W，非谐振波长处响应度降低一个数量级，串扰约 10 dB；在低至 - 6.1 V 的偏置电压下实现 7.5 倍的雪崩增益，且在 300mm 晶圆上展现出良好的暗电流与雪崩增益均匀性。其光电带宽在 - 6.1 V 时为 22 GHz，-6.5 V 时提升至 46 GHz，增益带宽积（GBP）分别达 165 GHz 与 253 GHz，为低电压、高灵敏度的高速光探测提供了潜在解决方案。

三、基于 MRM 的片上校准技术创新

基于平台的 MRM 核心器件，三星联合延世大学在 OFC 2026 发布了 224-Gb/s 硅光子 WDM 发射器，针对 MRM 谐振特性对温度敏感、光学调制幅度（OMA）峰值与 PAM4 线性度（RLM）最优条件不匹配的行业痛点，提出代码控制的双目标校准技术，实现了 OMA 锁定与 RLM 优化的片上同步完成，无需外部数字信号处理（DSP）或现场可编程门阵列（FPGA），为高密度 WDM 光发射模块提供了低复杂度、高稳定性的解决方案。

该发射器采用光子集成电路（PIC）与电子集成电路（EIC）共集成架构，PIC 内集成 4 个级联 MRM 构成四通道 WDM 发射核心，EIC 则集成码型发生器、串行器、时钟分配网络、监测电路与校准控制器，实现光信号调制与片上校准的一体化。

校准过程分为两步：首先通过代码控制的加热器搜索，监测集成光电探测器的平均光功率，锁定实现 OMA 最大化的加热器工作点，解决 MRM 的温度漂移与谐振失配问题；随后以预定义代码序列采集低通滤波（LPF）输出电压，获取 V_OMA 与参考电压 V_REF，以 V_REF±1/3V_OMA 为 RLM=1 的理想条件，通过自适应调整 MRM 驱动器的上拉（wPU）与下拉（wPD）权重，均衡 PAM4 调制的中间电平，实现 RLM 的优化。

测试结果显示，该校准技术有效解决了 PAM4 电平失衡问题：校准前 12.5 Gb/s 与 56 Gb/s 速率下 RLM 分别仅为 0.452 与 0.748，校准后提升至 0.966 与 0.965 以上；四通道均实现 56 Gb/s 的 PAM4 信号传输，聚合吞吐量达 224 Gb/s，且各通道性能均匀，成为业界首个实现片上同时锁定 OMA 与优化 RLM 的 WDM 发射器，适配 CPO 等高密度封装的光互连应用。

四、全功能 PDK：从设计到制造的无缝衔接支撑

为推动 300-mm 硅光子平台的产业化应用，三星配套开发了符合代工厂标准的全功能 PDK，该 PDK 与行业标准电子设计自动化（EDA）工具深度集成，覆盖光子集成电路设计、仿真、验证全流程，为客户提供了从器件设计到晶圆制造的一站式支撑，是平台实现规模化应用的核心保障。

PDK 的核心能力体现在三大方面：一是丰富的器件模型库，包含超 40 种光互连核心光子器件的 SPICE 兼容光学仿真模型，为光电路设计提供了标准化基础模块；二是全维度的仿真能力，支持纯光学仿真与光 - 电协同仿真，仿真格式兼容标准 SPICE 与网表，可精准模拟光信号的传输与调制特性；三是完整的设计验证流程，集成设计规则检查（DRC）、版图与原理图一致性检查（LVS）、寄生参数提取（PEX）等验证 deck，保障设计的可制造性。

针对 MRM 等核心器件的复杂物理特性，PDK 的器件模型框架进行了精细化建模，涵盖 25℃至 85℃的环境温度依赖性、PN 结电学特性，以及自由载流子吸收（FCA）引发的自热效应、基于光peaking效应的电光 S21 带宽随失谐波长的变化规律，实现了模型与硬件的高度相关性（MHC）。通过将 MRM 的电光小信号响应建模为基于方程的 RLC 等效电路，PDK 可精准复现所有参数化单元（P-cells）的硬件行为，其模拟的 50 Gbaud PAM4 信号眼图，可清晰展现 3-dB 与 6-dB 滚降波长下带宽与线性度的权衡关系，为器件与模块的优化设计提供了精准的仿真依据。

五、技术价值与应用前景

三星在 OFC 2026 披露的 300-mm 硅光子平台及相关器件成果，核心价值在于实现了硅光子技术与成熟 300-mm CMOS 工艺的深度融合，既继承了 CMOS 工艺的高量产性、高均匀性与低成本优势，又通过光子器件的创新设计实现了 HPC/AI 光互连的高带宽、低功耗需求。平台从底层工艺、核心器件到模块应用、设计工具形成全栈式布局，解决了硅光子技术从实验室研发到产业化应用的关键瓶颈。

在应用层面，该平台可广泛适配 AI 数据中心的内 / 外互连、HPC 系统的高速光链路、共封装光学等场景：300mm 的晶圆尺寸保障了大规模量产的产能需求，低损耗波导与高速调制 / 探测器件支撑了 100G 以上的高速光信号传输，片上校准技术与低电压 APD 则进一步降低了系统的复杂度与功耗。此次三星的技术披露，不仅展现了其在硅光子领域的全链条技术实力，也为全球 HPC/AI 光互连技术的发展提供了标准化、可量产的硅光子平台解决方案，推动光互连技术向更高带宽、更高集成度、更低功耗方向演进。

作为三星在 AI 算力赛道的核心技术布局，该 300-mm 硅光子平台依托三星在半导体制造、先进封装领域的技术积累，实现了光、电、封的一体化协同设计，未来有望与三星的高带宽存储（HBM）、先进制程芯片等技术融合，打造从计算、存储到互连的全栈式 AI 算力硬件解决方案，成为其在全球 AI 芯片代工与算力基础设施市场竞争的重要技术底牌。