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测试光子集成电路(PIC)

灵活、精准、快速地测试PIC,以确保下一代光器件高度可靠。

您的挑战

  • 精准度/可重复性:测试结果可以追溯,不需要进行假设或推断
  • 动态范围:只需要进行单次测量便可以看见完整的光谱对比度
  • 速度:总测试时间最短
  • 集成:设计简单,可轻松连接,组成多合一的测试系统
  • 灵活/可扩展:可随时增加功能和特性
  • 自动化:可完全控制测试,更快地进行配置

描述

光子集成电路(PIC)在电信界是一项广为人知的技术,正在推动高速网络和5G的发展,这主要是由于光模块和无源器件急速发展,它们比块状的光器件(bulk optics)更小、更快、更便宜且更环保。从商业和研究的角度来看,PIC也在其它领域(如芯片实验室、激光雷达技术或量子计算)开始发力。

多年来,EXFO一直与快速发展的PIC行业内的相关企业密切合作,共同开发自动、可扩展、快速、精准且成本低的测试与测量(T&M)硬件和软件解决方案。这些解决方案包括从简单的光测试到光谱鉴定或流量分析的多种功能。它们已被证明可以与第三方设备(如晶圆片处理系统)互通。EXFO加入多个联盟组织,如AIM Photonics、EPIC、LUX Photonics和Optica,与全球主要厂商合作,提供集成的PIC测试解决方案。

灵活、精准、快速地测试PIC

集成光子学迅速兴起,带来了一些新挑战,因此要跟上不断发展的光测试要求,并为光子实验室配备相应的设备以测试有源(即自身发光)或无源(即本身不发光,只传导光)光器件可能会非常困难。您可能要问:现在或不久的将来应该获取哪些光谱测试功能?如何才能获得PIC流量分析功能?继续阅读,探索可供使用的解决方案。

有源光器件

通常可以使用光谱分析仪(OSA)来测试PIC上的激光器和放大器等有源器件。这种通用的测试仪表能够测量光源的光谱信号(如下图所示)。

使用OSA测试有源器件

先进的OSA,如OSA20具有测试速度快的优点,能够以2000 nm/s的速度,每秒完成五次扫描,这足以进行实时的器件校准,且分辨率非常高,可以测量关键的参数,如OSNR和SMSR。

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测试无源器件

测试基于PIC的无源器件通常具有挑战性,因为某些器件(如阵列波导光栅,AWG)的端口数很高,或者单个芯片上要测试的器件很多。器件测试平台是一个多端口的检测系统,它能够结合可连续调谐的激光器,在激光器的频谱范围内测量光插损、回损和偏振相关损耗。这种方法能够以很高的波长分辨率(通常达到皮米级)迅速获得光谱测试结果。

CTP10是一个模块化的器件测试平台,可在扫描时以皮米级分辨率和70 dB的动态范围鉴定高端口数设备的光谱特性,速度可达100 nm/s。CTP10的工作波长范围从1240到1680 nm,涵盖包括电信、传感和激光雷达在内的一系列应用。它采用电子设备和内部处理器,使数据传输变得轻而易举。可以使用SCPI命令远程控制CTP10,在进行自动化PIC测试设置的过程中,让集成变得更加简单方便,从而提高PIC测试的效率并缩短测试时间。

 使用CTP10测试平台对环形谐振腔进行IL扫频测量——查看GUI详情

要鉴定输出端口数量比较有限的PIC器件,可以使用更加紧凑的CT440。CT440具有与CTP10相同的波长精准度和光谱覆盖范围,可以进行IL/PDL测量。

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可重构测试

在测试单个晶圆上的数百甚至数千个器件时,自动化会变得非常关键。这尤其是因为光学功能可能因设备或芯片而异。因此,PIC测试解决方案需要使用自动的光开关来解决快速重构测试的问题。此外,更加简单的单点测试也可能有助于提高测试与测量(T&M)流程的整体速度。

EXFO的解决方案从两个角度来解决这个挑战。首先,FTBx系列模块为简单的激光器 + 功率计测试配置提供光测试构件,可添加衰减器、开关或不同类型的光源。其次,MXS矩阵开关可满足快速、可重复地重构测试的需求,能够在几分之一秒内切换到新的测试配置。

相关产品:

基于PIC的光模块:流量分析

为了解决光模块行业内的带宽压力,目前采用的是光子集成电路技术。之所以会出现这种带宽压力,是因为数据中心和5G应用面临不断增加的性能需求和成本压力。

眼图——EA-4000采样示波器

端到端的光模块验证需要一整套高端的光、电测试仪。为了帮助光模块厂商确保其产品在整个生命周期内都符合相关要求,EXFO提供了一系列涵盖从晶圆级测试到封装测试各个阶段的光、电测试解决方案,包括EA-4000采样示波器和BA-4000误码率分析仪。

要更详细地了解误码率分析仪和采样示波器,请下载并浏览我们的单页。

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PIC光器件:从设计到测试与验证

PIC芯片的设计和制造工艺正在迅速成熟,芯片代工厂可通过工艺设计工具包(pdk)提供包括数千个器件的光子晶圆。为创建和更新这些PDK,晶圆制造商需要可靠的测试解决方案,以优化给定光器件的不同参数。近年来,环形谐振腔引起了广泛关注,例如,在PIC设计中常用它来产生非常窄的波峰/波谷,可以将其用作调制器。

测试是设计和制造之后的关键步骤,向设计工具提供反馈并帮助优化这些设计工具。为了实现工艺控制也需要进行测试,以确保PIC芯片在装配和封装过程中的运行符合预期要求。通常在切割前对PIC芯片进行晶圆级测试,以尽早发现缺陷,避免封装有缺陷的芯片。

PIC晶圆测试探针台通过特别设计的光纤硬件和软件,以及高精度的定位软件,对进出每个芯片的光进行耦合。还可以使用光纤阵列同时耦合多个器件。快速的精密耦合可在瞬间内完成对光的耦合优化。

被测晶圆视图——由MPI Corporation提供

一旦光被耦合到晶圆中,就可以测量DUT的光学特征。光子设备测试是EXFO专业技术的核心,而CTP10专门用于解决关键的PIC测量挑战。EXFO的PIC测试解决方案可迅速、可靠、精准地测量光器件。

用于组建完整测试解决方案的完美组合

与大多数新技术一样,打造一款全面的PIC测试解决方案需要多个领域的专业知识。EXFO与PIC生态系统内的行业领导者实施重大合作项目,以验证硬件和软件的互通性。为了确保测试解决方案的整体性能最佳,EXFO与MPI Corporation、Aerotech和FormFactor等高精度晶圆定位系统的主要供应商合作。 典型的完整解决方案,用于对光子集成电路(PIC)进行自动化晶圆级测试——点击这里,了解具体详情

最近的一个例子是Aerotech、EHVA和EXFO携手,共同展示一款自动、集成的光子测试解决方案,用于加快从实验室到产线的光子测试。光子测试软件与EXFO的可连续调谐激光器扫描技术和Aerotech的超高精度光子定位系统无缝集成。这种组合可提供业内领先的可靠性与效率。

 Aerotech、EHVA和EXFO携手,加快从实验室到产线的光子测试—— 点击这里,了解具体详情

EXFO的所有仪表都可以完全自动化,并与第三方软件集成商(如EHVA、OptiInstrument和Maple Leaf Photonics)的产品结合起来,成为整体的解决方案。

创新的PIC测试解决方案

在PIC测试这一相对较新的领域,EXFO处于行业领先地位。EXFO的硬件和软件自动化程度高、可扩展、迅速、精准且成本低。这些解决方案涵盖有源、无源和功能测试。

主要优势

采用研发级解决方案迅速提供精准的测量结果,从而提高生产效率。

EXFO提供多种光、电测试仪表,组成定制化的整体解决方案,可根据您的需要进行改进。

EXFO非常积极地与PIC生态系统中的主要硬件和软件公司合作,开展软件和硬件互通性验证。

应用

  • 有源和无源器件测试
  • 马赫-曾德尔调制器鉴定
  • AWG测试
  • 环形谐振腔光谱测量
  • 光模块:传输激光器测试
  • 光模块功能测试(BER、眼图……)

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