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突破光电子集成的壁垒：Photonic Wire Bonding与芯片级微光学元件的结合

摘要

本文简介來自Vanguard Automation的全自动化技术，包括Photonic Wire Bonding(PWB)和芯片级微光学元件，可助力光电子集成和封装的发展，实现从原型设计到大规模生产的顺利过渡。

简介

光电芯片的创新快速发展增加了对更快速、更具可扩展性的解决方案的需求。Vanguard Automation旨在通过全自动化的纳米制造工艺促进光子技术发展，实现集成和封装。他们的技术组促进了从原型设计过渡到大规模生产。

实现可扩展的光电子集成

Vanguard的PWB技术利用先进的三维纳米打印，在光学组件间创建低损耗的三维连接，提供设计灵活性和自动化。他们的芯片级微光学元件实现低损耗耦合和晶圆级探测。PWB和芯片级微光学元件共同推动跨平台的光子封装和组装。

图1：Vanguard Symphony， Vanguard Automation的完全自动化光子集成和封装解决方案(来源: Vanguard Automation)

注：该方案包含自动化的基于三维光刻的纳米制造单元Sonata 1000和自动化的预处理和后处理单元Reprise 1000。该系统装备了Vanguard的BrightWire3D软件，可实现高精度的检测和即时轨迹计算。Vanguard自己的光刻胶（Vanguard VanCore系列）、标准工艺开发，以及产品支持和工程服务完整了Vanguard从原型到大规模生产的解决方案。

精简复杂的光电子集成

将不同材料系统的各种光子组件进行集成存在挑战。混合模块可能包含激光器、放大器、硅/氮化硅无源器件、铌酸锂器件和专用光纤。Vanguard的解决方案可处理来自不同光学特性和材料的复杂集成需求。芯片级微光学元件和精密PWB对准可减少组件间的耦合损耗，实现光的最佳传输。可靠、可重复的工艺确保高效的制造。

图2：Vanguard Automation的技术用户和生态系统合作伙伴列表。(来源：Vanguard Automation)

扩大新一代应用的产能

Vanguard已经在数据通信、电信、人工智能、量子技术等前沿领域拓展用户。客户利用PWB和芯片级微光学元件实现混合集成，解决封装难题。与晶圆工艺的兼容避免转换器需求。宽松的对准公差便于无源组装。Vanguard还简化解决方案的制造链集成，提升生产效率。

图3：PWB的示例，展示了来自不同晶圆厂的有源器件和无源器件的低损耗连接解决方案。(左)AMF(Si)芯片，每个PWB有1.5dB损耗；(中)AIM(SiN)芯片，每个PWB有1.7dB损耗；(右)Mentech(InP)激光二极管阵列，每个PWB有1.5dB损耗。(来源：Vanguard Automation)

支持尖端光电子应用

Photonic Wire Bonding（PWB）已应用于自锁定克尔偏振子微梳 (self-locked Kerr soliton microcombs)、低于100Hz的激光器和超低温量子光子实验等前沿技术。芯片级微光学元件提高了高带宽调制器和传感器的效率。该技术为激光雷达提供可扩展的波前整形，增大检测器的集成面积，克服纳米光子学的设计限制。

图4：Vanguard Automation的工业级芯片级微光学元件技术，兼容大量不同应用，并在行业标准下广泛测试。(来源：Vanguard Automation)

总结

Vanguard Automation提供集成的技术组合，统一不同的光子平台。PWB汇聚组件优势，实现高性能的多芯片模块。芯片级微光学元件实现晶圆级探测。通过自动化、可靠的解决方案，推动新一代光电子集成和制造。