关于One Chip产品
目前,主要的BOSA封装技术如上图所示:
第一种方式是采用分立器件,包括有源光器件如激光器芯片、光探测器芯片等,无源光器件如透镜,滤波片,隔离器等,再加机械结构部件,部件多达20来个。
第二种方式采用平面光波导技术(PLC),无源器件部分集成到一片基于Si02-Si工艺的PLC器件中,有源器件部门任然采用分立器件,总的部件数为10个左右。
第三种方式采用光子集成电路(PIC)技术,把所有有源器件和无源器件都集成到一块芯片当中。
如上图所示,OneChip公司采用基于单片的磷化铟(InP)光子集成电路,把BOSA中的有源和无源器件集成到一块单片上。该单片上主要包括如下器件:
1, Spot-Size Converter (SSC):光斑转换器件,发射和接收的激光信号经过此器件和外部的光
纤对接,作用类似于分立器件中的准直透镜。
2, 2-λ Splitter:用于1310nm和1490nm波长的复用和解复用,作用类似于分立器件中的
45度滤波片。
3, DFB laser: 1310nm的DFB激光器,无论对于EPON还是GPON应用,OneChip都采用DFB
激光器,可能是为了兼容设计。
4, MPD:背光探测器,用于1310nm激光的背光探测。 5, PD:光探测器,用于1490nm的光接收。
6, SOA:半导体光放大器,OneChip采用SOA+PD的组合来实现APD的功能。
单芯片的设计消除了对收发器内部各个元件的校准需求,意味着收发器可以无须人工干涉就可以一条龙地制造、装配和测试。唯一剩下的光学装配工作是将芯片与光纤对准,因此 该芯片在设计之初就考虑将芯片直接贴到硅工艺的光学基座上,光纤通过光学基座上的卡槽直接可以和芯片出光口对准。而这些靠机器人就可以完成,生产几乎是全部自动化。
基于PIC技术的模块制作过程如上图所示,主要分为BOSA和Transceiver两个制作过程。 BOSA制作:上述PIC芯片贴到光学基座之后,初步完成了光学对准,但对于BOSA来说还缺少前置放大器(TIA)。根据高频电路的要求,TIA需要距离光探测器非常近,并且需要采用wire-bonding工艺,因此Onechip设计了一块子板,子板上面包括了光学基座,TIA,电源滤波电路等。
Transceiver制作:把上述”BOSA”装配到主板上面,主板上包含了我们通常见到的激光驱动器,限幅放大器,MCU等基于硅工艺的器件。
OneChip公司目前的主打产品为EPON/GPON光模块,同时也可以给基于BOSA on board方案的ONU设备厂家提供”BOSA”。其中EPON ONU模块于2012Q2可进入量产,而GPON ONT模块将于2012年Q3量产。OneChip产品线副总裁Andy Weirich承认他们花费了远超预期的时间来实现这两个产品的量产,主要是因为非光学对准封装技术带来的挑战。成本方面由于过去的两年光模块的市场价格下降的很快,因此现在进入模块市场价格对其也是个挑战,但Andy Weirich认为onechip模块大量生产后还是可以带来约20%的价格降幅,原因是因为单片设计的模块简化了生产和研发过程。2012年3月份,OneChip已经给客户送出工程样品,他们希望在下一个季度可以批量出货。
公司在三月份和泰国Fabrinet签署了基于PIC技术的FTTX光模块代工生产合同,并且招聘了一个名叫Dan Meerovich.的运营副总来对模块的批量生产和成本控制负责,此人之前有在oclaro, multiplex, JDSU等多家公司任高级职务,看来Onechip在FTTX光模块生产上大有厉兵秣马之势。
关于光子集成技术
目前光集成技术有几大重要技术,如PLC(平面光波导)技术,硅光子技术(代表厂商是英特尔,SiFotonics)以及光子集成电路(PIC)等。但PLC(平面光波导)早已不是一个新的概念,在03、04年北美就有许多小公司在研制相关的产品。PLC厂商在当时认为,采用这种技术制作的光模块比传统光学组装工艺更加便宜,封装技术也比传统技术更好,但是在实际应用过程中PLC技术暴露出两大弱点:一是良率很低,二是核心器件仍需外购,换句话说,技术生产加工成本即使为零,元件依然将将占总体成本的70%以上——成本的控制受到很大限制,这也是近年来PLC光模块成本居高不下的主要原因。
硅光子技术应该说也是一种有前途的技术,这种技术应该有他一定的市场地位,不过目前该技术面临的最大问题是不能生产出光通讯应用的有源光学元件,也就是说,目前硅光子技术无法生产出1310nm到1550nm之间硅基光通信器件。从这个角度看,硅光子技术与PLC技术很像,均无法生产出单片集成的器件来。
关于单片集成技术对产品链的影响
从Onechip PIC单片集成的技术特点分析,OneChip已经覆盖了从光有源芯片(LD,PIN,APD),无源器件(Lens,filter), 光组件封装(OSA)到光模块(tranceiver)等产业链环节,他的上游供应商是Wafer,光学基座,基于硅工艺的芯片厂家(LDD,LA,TIA),下游是电信设备厂家。
大规模生产,高效的生产周期,这就是他的优势。而这种高度集成,往往问题都出在成品率上,只要稳定,只要成品率上去了,他的竞争力是显而易见的。对产品链生态模式的改变也是显而易见的。因此一旦该产品工艺成熟,价格占优,将会对上述覆盖到的产业链厂形成巨大冲击。
但另一方面,Onechip PIC单片集成主要还应用于低速率产品,要进军高速率产品还有许多技术难题需要攻克,如在单片上集成电吸收调制器,如何解决光探测器和TIA的近距离连接等问题,因此从这个角度上说,PIC单片集成技术在光模块的领域的全面推广还为时尚早。