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测试光子集成电路

灵活、准确、快速地测试PIC。确保下一代光器件高度可靠。

您的挑战

  • 可靠地测量现有的复杂光器件
  • 需要晶圆测试
  • 快速、高效地进行PIC测试
  • 准确地评估器件的质量
  • 将大规模测试自动化
  • 没有光子测试专业技术

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——这主要是由于收发器和无源器件急速发展,而它们比块状的(bulk optics)光器件更小、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。

灵活、准确、快速地测试PIC

PIC技术为测试有源(自身发光)或无源(本身不发光,只传导光)的光器件带来了全新的挑战:了解如何通过有效的测试和最佳实践来应对这些挑战。

测试有源器件

有源器件(如PIC上的激光器和放大器)的测试非常简单直接。

光谱分析仪(OSA)可用来测试有源器件,只需要将光源或激光器输出端口连接到OSA上,便可以得到光源的光谱信号(如下图所示)。

图5:使用OSA测试有源器件

先进的OSA,如OSA20具有非常迅速的优点,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。

测试无源器件

测试基于PIC的无源器件更具挑战性,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。CTP10器件测试平台是一个多端口的监测系统,可结合T100S-HP扫频式可调谐激光器,在电信频谱范围内测量光插损、回损和偏振相关损耗。即使在严格的测试条件下,CTP10也能迅速、可靠且准确地测试光谱。 

CTP10可以在一次扫描中最多鉴定50个光端口的光谱特性,即使在以100 nm/s的速度进行扫描时,其分辨率也可达皮米级,动态范围超过70 dB。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,使集成变得更加方便简单,成为PIC测试自动设置的一个部分,从而提高PIC测试的效率并缩短测试时间。

还有一款更加紧凑的解决方案,用于鉴定输出端口数量有限的PIC器件。CT440具有与CTP10相同的波长精度和光谱覆盖范围,可以进行IL/PDL测量。

PIC光器件用例:从设计到测试与验证 

PIC芯片的设计和制造正在迅速成熟,芯片代工厂可通过工艺设计工具包(pdk)提供具有数千个器件的光子晶圆。为创建和更新这些PDK,晶圆制造商就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峰值/波谷,可以将它用作调制器。

测试、组装和封装(通常称为TAP)是设计和制造之后提供反馈和帮助优化设计的关键步骤。过程控制和确保设备按预期运行也同样需要它。通常在切割前对裸片进行晶圆级测试,以尽早发现缺陷,避免封装有缺陷的裸片。

晶圆测试探针台通过特别设计的硬件和软件对进出晶圆的光进行耦合。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公司提供

一旦光被耦合到晶圆中,就可以测量DUT在不同波长的光学特征。光子设备测试是EXFO专业技术的核心所在,而CTP10专为解决关键的PIC测量挑战而开发。CTP10可通过一次扫描,可靠、准确地测量光谱对比度大的光器件。

使用CTP10测试平台执行扫频插损测量的示例

与大多数新技术的情况一样,打造一款全面的解决方案需要多个领域的专业知识。这就是为什么EXFO与Hewlett-Packard Enterprise(HPE)和MPI公司联手,通过先进、互通的测量技术,共同应对光器件测试带来的挑战。

为光子集成电路进行自动的晶圆级测试

CTP10——高级器件测试平台

在测试无源光器件时,CTP10在任何测试条件下都能够为研发和制造环境提供快速、准确、可靠的结果。CTP10可以提供高分辨率的鉴定,即使在光谱特性对比度很高的情况下也是如此。

主要优势

采用研发级解决方案迅速提供一流的测量,提升生产效率。OSA20可在几秒的时间内鉴定有源器件(如收发器内的激光器、半导体光放大器)。

即使在严格的条件下,CTP10都能够以皮米分辨率测试无源光器件。

灵活性是5G竞赛的关键。在设计这些解决方案时,我们着眼于未来,与多个研究小组合作,因此可以将它们集成到任何晶圆测试处理系统中,并进行校准。CTP10是一个不断发展的模块化平台,因此可逐渐在系统上增加其它或新的功能。它兼容多款可调谐激光器。

CTP10可安装在一台主机内,只需按一次按钮便可以测试器件。

OSA20和CTP10均已配备了分析功能和特别的测试配置,便于轻松安装设置。

GUI人性化程度高,没有牺牲任何性能。

只要有全套的SCPI自动化命令,用户就可以完全控制该测试设备,并将其集成到研究测试或生产测试系统内。

应用

  • 有源和无源器件测试
  • 马赫-曾德尔调制器鉴定
  • AWG测试
  • 环形谐振器光谱测量
  • 收发器:发射激光器测试

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