6/25/2023，光纖在線訊，“就芯片制造來說，可靠性是1，其余的參數(shù)都是后面的0�！苯�日，由光纖在線主辦的CFCF2023光連接大會上，華芯半導(dǎo)體科技有限公司研發(fā)總監(jiān)堯舜在發(fā)表演講時(shí)，如是說到。說出了光芯片制造中可靠性的重要性，堯博士本次演講的重點(diǎn)是“多應(yīng)用場景的寬溫區(qū)長壽命高速Vcsel芯片”。


華芯半導(dǎo)體研發(fā)總監(jiān)堯舜

        堯總介紹，當(dāng)前高速VCSEL芯片逐漸向商溫、工溫、車規(guī)、特殊應(yīng)用等應(yīng)用領(lǐng)域拓展，傳輸距離也從100m向300m過渡，而對可靠性的要求也在不斷增加：商溫通訊要求VCSEL芯片適應(yīng)環(huán)溫0-70℃，數(shù)通芯片最高結(jié)溫約105 ℃；工溫通訊要求VCSEL芯片適應(yīng)環(huán)溫-40-85℃，數(shù)通芯片最高結(jié)溫約120 ℃；車規(guī)通訊要求VCSEL芯片適應(yīng)環(huán)溫-40-125℃，數(shù)通芯片最高結(jié)溫約160 ℃；車規(guī)傳感要求VCSEL芯片適應(yīng)環(huán)溫-40-125℃，傳感芯片最高結(jié)溫約125 ℃；特殊應(yīng)用領(lǐng)域要求VCSEL芯片能適應(yīng)環(huán)溫-55 – 自定義范圍，芯片最高結(jié)溫是根據(jù)需求自定義上線。

        而VCSEL芯片從上一代的14Gb/s以下到當(dāng)前的25G NRZ&56G PAM4，以及下一代56G、112G PAM4，隨著速率的不斷提升，可靠性難度、高頻性能也在不斷增加，面向112G PAM4 及以上速率的VCSEL芯片，則需要全新的外延設(shè)計(jì)和芯片工藝，其中InGaAs更大應(yīng)變量子阱。

        目前，國內(nèi)核心的光通信芯片及器件仍然嚴(yán)重依賴于進(jìn)口，高端25G及以上光通信用Vcsel芯片國產(chǎn)化率小于5%，“大而不強(qiáng)”的問題突出。美國對國內(nèi)出口限制名單對我國信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展敲響警鐘，發(fā)展自主核心芯片，突破卡脖子關(guān)鍵核心技術(shù)刻不容緩。

      會上堯總告訴大家，華芯擁有先進(jìn)的外延設(shè)備、特殊的外延結(jié)構(gòu)、獨(dú)家的模擬軟件、嚴(yán)格的質(zhì)量控制、統(tǒng)一的開發(fā)流程和完備的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，是國內(nèi)唯一的Vcsel公司，具備了無代工，純自產(chǎn)外延；產(chǎn)品性能及可靠性達(dá)標(biāo)；適合25G、56G及以上光通；實(shí)現(xiàn)自主量產(chǎn)化。

        在VCSEL外延材料及工藝方面，通過精確控制量子阱組分和生長條件，建立器件性能和可靠性之間的平衡，在保證可靠性前提下， 實(shí)現(xiàn)器件性能；通過氧化層的控制以及波長的選擇性生長，對帶寬、ESD、可靠性、高低溫性能的工藝邊界有準(zhǔn)確的掌握。華芯半導(dǎo)體6G NRZ-56G PAM4 VCSEL性能達(dá)標(biāo)； VCSEL的可靠性遠(yuǎn)超電信級VCSEL驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)。

       在VCSEL芯片工藝方面，華芯半導(dǎo)體進(jìn)行嚴(yán)格的工藝控制，全程實(shí)施MES、SPC管控，保證良好的均勻性，一致性；優(yōu)化氧化工藝，提高產(chǎn)品的均勻性和良率；通過薄膜應(yīng)力管控和Thermal Budget優(yōu)化，提高產(chǎn)品的可靠性；針對性優(yōu)化非氣密應(yīng)用，滿足非氣密應(yīng)用要求。

       在可靠性測試方面，經(jīng)過累計(jì)加速老化測試和多批次極限測試，華芯的VCSEL芯片良率高，抗?jié)駸崮芰Ψ�(wěn)定，比肩國際先進(jìn)水平。

        堯總表示，華芯半導(dǎo)體商溫?cái)?shù)通高速VCSEL實(shí)際發(fā)貨運(yùn)行統(tǒng)計(jì)：2022年25G系列累計(jì)305萬通道，今年5月25G系列已發(fā)貨150萬通道。截止到2023年5月底，華芯保持0客訴，大于450億 線網(wǎng)運(yùn)行器件小時(shí)數(shù)，是通過頭部客戶認(rèn)證并真正大批量出貨25G及以上速率 VCSEL的IDM國產(chǎn)芯片制造企業(yè)。

       在市場反饋方面，客戶測試工溫條件25G VCSEL芯片，性能優(yōu)異，具有較大余量；多個客戶測試量產(chǎn)10G VCSEL芯片超寬溫區(qū)Margin>15%，最高結(jié)溫>150度，滿足特殊使用場景需求；傳輸OM3 300米光纖后，多個客戶測試三溫滿足使用需求。

       目前，華芯半導(dǎo)體正在開發(fā) 112G PAM4 VCSEL芯片，光感類VCSEL也在持續(xù)開發(fā)，等待市場爆發(fā)。堯總告訴大家，華芯半導(dǎo)體的愿景是以砷化鎵材料體系的VCSEL芯片為基礎(chǔ)，打造一個國際領(lǐng)先的化合物半導(dǎo)體芯片工藝平臺。在該平臺上，可以一站式生產(chǎn)各種材料體系的化合物半導(dǎo)體芯片。