国内外硅光芯片面临的哪些挑战？

硅光芯片在设计上与传统硅基芯片有很大的不同，这就是为什么EDA近年来，制造商开始使用硅光设计工具PDA布局，充足的硅光工艺平台PDK融合。例如，上面提到的格芯GFFotonix，就与Ansys，Cadence与新思合作，中国科学院微电子研究所硅光工艺平台PDK集成到新思想OptoDesigner，LucedaPhotonicsIPKISS在工具中，方便设计师灵活地进行AS358MTR-E1硅光芯片设计。

对于集成光电技术来说，集成光电一直是一种低产、高成本的技术，因为它受到大量分立器件的限制，其光学特性主要取决于各种材料。硅光技术的出现为设计师创造了一条新的快车道CMOS技术走捷径。

无论是数据中心还是5G基础设施的光学模块、车辆激光雷达和智能可穿戴生物光电传感器，以及光学量子通信等芯片的开发，都开始向硅线发展。然而，与传统的硅基半导体技术不同，硅光技术仍然面临着许多挑战，特别是为数不多的工艺平台。

海外硅光工艺平台

在硅光工业中，特别是在光学模块中，英特尔无疑是最强大的，也是主要制造商中积累的最长的技术。但除了英特尔IDM除了硅光制造商，海外还有很多开放的硅光工艺平台，比如美国的格芯，AIM Photoics，新加坡的AMF以色列代工厂被英特尔收购后将继续从事第三方代工业务Tower Semiconductor等待这些OEM工厂从最初的光电集成技术开始，近年来逐渐发现了硅光技术的重要性，因此他们发布了自己的硅光工艺平台，主要是基于SOI和SiN技术。

今年3月，格芯宣布与博通，思科，Marvell等待厂家合作，提供新一代硅光平台GF Fotonix，光子元件、射频和高性能在12英尺的晶圆上完成CMOS单芯片集成。虽然没有说破，但是GF Fotonix该是其90WG，45CLO集成工艺节点及其硅光包装技术的平台。

根据发布新闻的合作伙伴的背诵，格芯是光学模块制造商和网络设备巨头在硅光工艺平台上的首选。只有这么多的客户才能支持12英尺晶圆厂的生产能力。从格芯的财务报告中也可以看出，今年第一季度，智能机器设备终端的收入比例从去年同期的54%下降到50%，而通信基础设施和数据中心的比例从13%上升到17%。

国内硅光工艺平台

说到开放式硅光工艺平台，中国也有硅光子平台，如中国科学院微电子研究所硅光子平台和微电子中心硅光工艺平台。此外，还有中芯集成电路（宁波）的光电集成业务SOI异质光电集成，但目前其工艺平台似乎只适用于RFSOI和HVBCD，分别为射频前和高压模拟。

与海外相比，国内开放式硅光工艺平台略逊于先进水平，整体规模较小，达到180nm/130nm以8英尺圆晶为主，但同工艺节点下的特点并不逊色于海外，而国内硅光设计公司已经开始崭露头角。

联合微电子中心的硅光工艺平台应该是中国发展最快的。这家2018年成立的企业在不到4年的时间里已经带来了180家nm硅光成套工艺CSiP180AI，130增加了两层铜互联技术nm工艺CSiP130Cu，同时也有300nm碳化硅光电工艺CSiN300和3D异构集成工艺C3DS10。

同样值得注意的是，原材料价格上涨带来的价格上涨潮也影响了硅光芯片。例如，联合微电子在今年年初发布了一份关于价格上涨的通知，这表明由于掩模版等原材料的大幅上涨，它将SOI无源MPW流片价格从4万元/block提高至48000元/block。

结语

单一的工艺平台是不够的。硅光芯片在设计上与传统硅基芯片有很大的不同，这就是为什么EDA近年来，制造商开始使用硅光设计工具PDA布局，充足的硅光工艺平台PDK融合。例如，上面提到的格芯GFFotonix，就与Ansys，Cadence与新思合作，中国科学院微电子研究所硅光工艺平台PDK集成到新思想OptoDesigner，LucedaPhotonicsIPKISS在工具中，方便设计师灵活地进行硅光芯片设计。

对于为什么一些大型晶圆铸造厂没有选择跟进，比如台积电和三星，他们可能会看到，硅光技术带来的晶体需求不足以让他们付出如此多的努力。毕竟，目前硅光较大的市场只是光模块，甚至是未来的激光雷达。如果你想独立建造一个12英尺的晶圆厂，你可能对一年内的生产能力不满意。因此，像台积电这样的制造商只有相应的硅光芯片包装方案。因此，如果硅光想走向晶圆厂的主流愿景，它仍然缺乏额外的市场机会。