摘要
光电芯片利用光进行通信、传感和计算，与传统电子芯片相比，测试光电芯片面临独特的挑战。本文回顾光电芯片测试的重要性、关键的技术挑战，以及AIM Photonics提供的先进解决方案，以加速光电芯片从实验室到量产制造的过渡。
导言
光电芯片是一个快速发展的领域，应用遍及电信、激光雷达、生物医学设备、量子计算等。光电芯片将多个光学组件集成在一单个芯片上，以操纵光而不是电。尽管光电芯片技术提供紧凑、可扩展的器件，但在开发和制造过程中测试光电芯片却面临着独特的挑战。本文探讨光电芯片测试的关键需求、技术障碍以及AIM Photonics的测试服务如何解决这些挑战，以推动集成光子技术从研究到制造。
光电芯片测试的重要性
在光电芯片的研究、开发和制造阶段，测试都是必不可少的。精确的测量可验证组件性能和制造能力。然而，测试光子器件与传统集成电路测试截然不同。光电芯片与光纤接口，并以有限的功率预算运行。制造差异影响光学性能。考虑包装和极化效应对光子集成电路测试非常重要。这些因素使得光电集成芯片测试非常复杂，但对于促成技术成熟却绝对必要。
AIM Photonics由美国国防部建立的制造创新研究所，旨在通过设计、制造和测试能力实现集成光电芯片产品商业化的可负担和快速过渡。其光电测试服务为研究人员和开发人员提供先进工具，以加速光电集成芯片从实验室到制造的进程。
光电芯片测试的技术挑战
与电子芯片相比，测试光电芯片面临几个关键方面的挑战。
光纤对准：光电芯片需要与光纤精确对准，以耦合出入芯片的光。组件尺寸小使达到亚微米精度非常困难。需要自动化的对准流程。
功率限制：光电芯片具有严格的功率预算。测试必须避免信号损失，同时提供足够的光功率。
封装效应：将光电芯片与外部光纤耦合高度依赖于封装技术，测试需要考虑封装的影响。
极化控制：光电芯片组件针对特定极化状态进行了优化。测试需要沿光学路径精确控制极化。
射频信号完整性：高频射频测量需要仔细的校准和解嵌。布局对射频性能有显著影响。
制造变异：光电芯片会受到工艺变化的影响，从而影响性能。测试多个芯片可提供重要的统计数据。
这些因素使光电芯片测试比电子集成电路测试复杂得多。发展先进的工具和技术对实现光子集成电路商业化至关重要。
图一 AIM Photonics测试实验室中的大型自动探针台可以对最大达300mm的晶圆衬底进行可编程的光学、DC和射频测试，并具有额外的柔性进行晶圆级和芯片级的测试
(来源：AIM Photonics)
AIM Photonics的测试解决方案
为解决这些挑战，AIM Photonics投资了先进的测试基础设施，用于快速的光电芯片原型设计和表征。
自动探测：大型自动光学和射频探测器实现精确的晶圆级和芯片级测量。自动对准实现高通量测试；
可调谐激光器：可调谐激光器允许测试光子集成电路的光谱性能和灵敏度；
射频工具：射频信号生成、分析和校准设备支持高频光子集成电路表征；
被动/主动测试：工具套件提供全面的有源光学和无源光电测试功能；
光纤管理：灵活的光纤耦合器和精确的定位器可实现用于测试的优化光学耦合。
此外，AIM Photonics的技术专长有助于从原型评估到工艺优化再到质量保证等复杂的光电芯片测试。通过提供这些能力，AIM Photonics减轻了公司大规模投资测试基础设施的需要。大型和小型组织都利用这些资源来加速光电芯片的开发。
图二 芯片级的边缘耦合器具有六个自由度的优化，可以进行基于垂直方向和边缘耦合器的测量 (来源：AIM Photonics)
结论
随着光电芯片从实验室向制造推进，全面的测试解决方案对该技术的推进非常重要。AIM Photonics在尖端光电子测试工具和专业知识方面的投资有助于解决评估和验证光电芯片的独特挑战。通过这些助力，AIM Photonics实现了快速的光电芯片测试，以实现光电芯片在通信、计算、传感等领域的巨大潜力。
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