Juniper/Aurrion的异质集成工艺

2019年OFC，Juniper公司展出基于硅光技术的100G QSFP28和400G QSFP-DD封装的两款光模块，成为又一家推出光模块产品的设备公司。

Juniper Networks，中文名：瞻博网络，2016年8月，以1.65亿美金收购硅光子公司Aurrion，获得硅光技术。

硅光子公司Aurrion，成立于2008年，创始人为UCSB的Alexander Fang和John Bowers教授。Aurrion是一家光芯片的fabless公司，最核心的技术是InP等III-V材料与Si光芯片的异质集成技术，可以实现单片集成的硅光收发器。

这种技术已经经过Intel光模块的商业验证，Intel的硅基激光器技术也是与UCSB John Bowers教授合作开发获得，两者源出同门。

1.异质集成工艺

Juniper/Aurrion的异质集成工艺的一个简单示意如下图所示：

Juniper/Aurrion的异质集成工艺

[From：Juniper]

（1）先制作好硅光无源器件，将III-V族材料键合在硅晶圆上，这里可以键合多片，只在需要III-V族材料的区域键合即可；

（2）III-V族晶圆材料衬底的移除；

（3）III-V族器件的制作工艺，这里III-V族器件与硅波导的对准通过光刻工艺实现；

（4）制作电极、气密性处理、后端测试等工艺。

2. 400G PIC和OPTO-ASIC

Juniper的400G FR4和DR4单片集成光芯片

[From：Juniper]

Juniper的Opto-ASIC芯片

[From：Juniper]

Juniper的硅光芯片将Tx和Rx端的所有功能器件都集成在了同一个Si芯片上，其工艺在主流的Fab厂制作。其光芯片的设计中，利用光开关制作了光环回结构，可以在生产线上进行环回测试，提升良率。

其Opto-ASIC是将硅光芯片、MCU和各种ASIC芯片利用flip-chip工艺封装在同一个PCB衬底上，芯片的一端预留光纤接口，因光电芯片配合紧密，信号完整性更好。Opto-ASIC连接上光纤、加上电源芯片、少量阻容元件和PCB板就是一个光模块。另外，Opto-ASIC支持回流焊工艺，这一点在实际生产中非常重要。

3. Pluggable、OBO、Co-package

Juniper的Opto-ASIC是一个兼容性很强的模块化设计思路，Opto-ASIC只需要更换PIC就可以实现400G DR4和400G FR4的切换，两种模块还可共用同一套PCBA，这样可以降低成本。

Juniper的400G DR4和FR4硅光模块

[From：https://www.650group.com/blog/junipers-ofc-photonics-announcement-is-a-big-deal]

另外，Opto-ASIC还可以轻松实现COBO封装和On-Board Opto-ASIC。下图一个板载光学交换机的示意图，将32个Opto-ASIC通过回流焊的方式焊接在交换机的PCB板上，Opto-ASIC光接口固定在前面板，实现32x400G端口的12.8Tbps交换容量的交换机。

Opto-ASIC的无限扩展

[From：Juniper]

Juniper未来规划通过3.2Tbps（光8x400G，电32 lanes 112G）的Opto-ASIC实现51.2Tbps的光电合封芯片。3.2TbpsOpto-ASIC通过3D封装技术实现。

Juniper的Co-packaged Optics规划

[From：Juniper]

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