使用自动化测试台鉴定光子集成电路（PIC）

描述 

光子集成电路（PIC）在电信领域是一项广为人知的技术，正推动高速网络和5G技术快速发展，这主要是因为光模块和无源器件的迅猛发展，它们相比传统光器件体积更小、速度更快、价格更便宜且更环保。在其它领域（如芯片实验室、激光雷达技术或量子计算）PIC也开始发力，无论是从商业角度还是研究角度来看都是如此。

多年来，EXFO一直与快速发展的PIC行业和相关机构密切合作，开发自动、可扩展、快速、精准且成本最优的测试和测量（T&M）硬件与软件解决方案。这些解决方案用于从简单的光测试到光谱鉴定或流量分析的多种应用。EXFO还提供种类多样的探针台，用于晶圆、bar条、多裸片或单裸片测试，以及功能强大的自动化软件套件。 

通过加入多个行业联盟，EXFO与全球主要厂商合作，为测试PIC提供集成的解决方案。  

新技术、新挑战 

集成光子器件的兴起给研发以及产品走向商业成功过程中的成熟迭代带来了复杂的新挑战。测试是这其中非常关键的一环，因为它占了产品成本的大部分，且其测试结果贯穿产品生命周期的各个阶段——从设计与开发，到认证与验证，再到生产。 

自动化是这方面的关键。然而，鉴于要实现光刻制造承诺的规模经济的盈利能力，如果有大量的电路和端口需要测试，那么测试流程的可重复性、可扩展性和并行化同样不可或缺。 

跟上不断变化的光学测试要求并为光子实验室配备相应的测试设备，以测试有源（即发光）或无源（即导光）光器件，也可能是非常棘手的任务。 您也许会问自己：目前或未来的一段时间内应该关注哪些光谱测试能力？如何才能获得PIC流量分析能力？请继续阅读以探索解决方案。 

通过自动化来加速PIC和光器件的测试流程——从设计到测试以及验证。 

PIC裸片的设计与制造技术正迅速成熟，由代工厂通过工艺设计套件（PDK）生产的光子晶圆目前包含数千个器件。为了创建和更新这些PDK，晶圆制造商需要可靠的测试解决方案，以优化特定光器件的各项参数。 

测试是设计和制造之后的关键步骤，旨在为设计工具提供反馈并帮助优化它们。它对于工艺控制也至关重要，以确保在PIC芯片的组装和封装过程中，设备能够按预期运行。PIC设备通常在切割前进行晶圆级测试，以便尽早检测出缺陷并避免封装有缺陷的裸片。 

使用PIC晶圆探针台，可通过专门设计的光纤硬件和高精度准直软件在每个芯片的内外对光进行耦合。还可以使用光纤阵列同时耦合多个器件。得益于高精度准直与高速处理能力，可在不到一秒的时间内完成耦合优化。 

一旦光信号被耦合到晶圆内，便可以测量被测设备（DUT）的光学特性。光子器件的测试是EXFO的核心专长所在；CTP10专用于解决PIC测量中的关键挑战。EXFO的PIC测试解决方案能够快速、可靠且精准地测量光器件。 

EXFO Pilot软件—— 在一个裸片上进行端面耦合 

自动化探针台 

OPAL系列自动化探针台专为测试集成光子器件中的晶圆、多裸片或单裸片而设计，具有非常先进的性能。该系列探针台可提供沟槽耦合功能和可重新配置的选项，从而能够确保精确、可重复和高速的测量。 

光子集成电路（PIC）柔性测试 

OPAL系列探针台提供灵活多样的PIC测试解决方案，有多种型号可供选择，专为满足单裸片、多裸片及晶圆级端面耦合应用的特定需求而设计。

OPAL-SD：用于单裸片测试的入门级半自动探针台。它具有灵活、经济高效且可升级的性能，提供自动光学准直功能和可追溯的测试结果。它还支持手动定位裸片和电探针，因此成为进行精确测试的实用解决方案。

OPAL-MD：高性能的多裸片测试站，可提供快速、精准且可重复的测试结果。它设计用于先进的集成光子器件鉴定，支持灵活的测试配置。OPAL-MD兼容EXFO及第三方仪表，支持全面的数据驱动型PIC测试。

OPAL-EC：针对端面耦合进行优化的尖端晶圆级测试站。它为集成光子器件鉴定提供了先进的精准度、速度和灵活性。OPAL-EC是进行精确的晶圆级PIC测试的理想工具，具备EXFO的光学测量能力且兼容第三方仪表。

测试无源器件 

因为某些器件，如阵列波导光栅（AWG），具有较高的端口数量，或者单个裸片上需要测试的器件数量庞大，因此测试基于PIC的无源器件往往具有挑战性。器件测试平台是一种多端口检测系统，它与连续可调谐激光器配合使用，以测量激光器光谱范围内的光插损、回损和偏振相关损耗。该方法能够快速获得光谱，且具有高波长分辨率（通常在皮米量级）

CTP10是一款模块化器件测试平台，可与T200S或T500S连续可调谐激光器搭配使用。CTP10能够在单次扫描中以高光谱分辨率和70 dB的动态范围鉴定高端口数设备的光谱特性，即使在扫描速度高达200 nm/s的情况下依然如此。CTP10的工作波长范围为1240至1680 nm，适用于电信、传感和激光雷达等多个应用领域。该仪表支持光学和光电流测量，并可提供模拟输出，适用于PIC的初光（first-light）搜索和耦合优化。其电子元件和内部处理器使数据传输变得轻松便捷。CTP10可通过SCPI命令进行远程控制，便于集成到自动化PIC测试系统中，从而提高测试吞吐量并缩短测试时间。CTP10的采样分辨率高达20 fm，可精准测量窄光谱特征（如高Q值环形谐振腔的谐振，见下例），而这些特征在调制器和传感器中具有重要应用。

 – 查看GUI的实际工作状况 

对于鉴定输出数量有限的PIC器件，CT440是一款更紧凑的解决方案。CT440具有与CTP10相同的波长精准度和光谱覆盖范围，可以执行IL/PDL测量。

可重新配置测试 

在测试单个晶圆上数百甚至数千个器件时，自动化迅速成为必不可少的技术。尤其考虑到不同设备或不同裸片之间的光学功能可能存在差异，这种需求更为突出。因此，PIC测试解决方案必须能够通过自动的光开关实现端口连接的快速重新配置。此外，更简单的单点测试也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应对这一挑战。首先，通过光测试组成部分（FTBx模块）进行简单的激光器+功率计测试配置，可以添加衰减器、开关或不同类型的光源。其次，使用MXS矩阵开关实现快速但可重复的重新配置。 

相关资源： 模块化光测试解决方案 

基于PIC的光模块：流量分析 

目前正在部署光子集成电路来解决光模块行业中出现的带宽压力。这一压力源于数据中心和5G应用对性能的需求不断提升以及成本压力的持续增加。
 

端到端光模块认证需要一整套高端的光学和电气测试仪。为了帮助光模块厂商确保在整个光模块生命周期内的合规性，EXFO提供了一系列从晶圆级到封装设备的电气和光学测试解决方案，包括EA-4000 采样示波器和BA-4000误码率测试仪。 

如欲更详细地了解误码率测试仪和采样示波器，下载并浏览我们的单页。