文章核心观点 - 文章基于Lightcounting报告，系统阐述了硅光子学（SiP）的技术原理、关键组件优势及不同激光器集成路径，指出硅基光调制器等元件是推动SiP产品成功的关键因素 [6] [7] [17] - 硅与二氧化硅的组合使多种关键光学元件成为可能，硅基调制器在驱动电压、速度、温度容差和线性性能上相比传统材料具有优势 [2] [6] - 将III-V族材料激光器集成到硅上存在混合集成与异质集成等多种技术路径，各自在制造吞吐量、成本和工艺复杂性上存在权衡 [8] [11] [16] - 势银（TrendBank）计划于2025年11月举办异质异构集成年会，旨在推动多材料异质异构集成、光电融合等先进封装技术的发展 [17] 硅光子学（SiP）材料与基础元件 - 硅在1300nm和1550nm光谱窗口透明，二氧化硅透明度更高且易通过氧化或沉积添加到硅中，氮化硅是另一种深受青睐的透明材料 [2] - 光栅耦合器能将激光束旋转90度耦合到水平波导中，但光功率损耗较高（3-7 dB），边缘耦合可实现小于1 dB的损耗 [3] - 在硅中添加锗制成的Ge Si PIN和APD接收器性能可与甚至超过基于InP和GaAs的探测器 [6] - 硅基光调制器具有低驱动电压、高速、温度变化容差和线性性能四个重要优势，是现代SiP产品成功的关键 [6] 调制技术与器件设计 - 基于SiP技术的2段MZ调制器可用于PAM4调制，相比基于InP和GaAs的器件，实现4级调制更为容易 [7] - 在MZ结构的每个臂上增加一个额外部分即可实现PAM4调制 [7] 激光器集成技术路径 - 由于硅是间接半导体，需要III-V族材料（如GaAs、InP）才能在硅上创建激光源，集成方法主要分为混合集成与异质集成 [8] - 混合集成是将不同材料的PIC或光子器件芯片连接到一个封装中，异质集成则是将多种材料技术组合到单个PIC芯片中 [8] - 倒装芯片键合工艺要求亚微米级对准精度，先进工具可实现优于0.5µm的精度，耦合效率高达80%，但存在制造吞吐量限制和成本挑战 [11] - 晶圆键合主要有金属/氧化物中间键合和直接晶圆键合两种方法，直接键合因光反射问题更少且温度低（300°C或更低），更适合CMOS工艺 [12] - 异质集成方法可并行处理多个设备，提供高吞吐量，但需要对特殊生产线进行大量投资，且III-V族晶圆直径远小于硅晶圆（200毫米或300毫米） [16] 行业会议与产业推动 - 势银（TrendBank）将联合甬江实验室于2025年11月17-19日举办异质异构集成年会，主题为“聚焦异质异构技术前沿，共赴先进封装芯征程” [17] - 会议将围绕多材料异质异构集成、光电融合、三维异构集成、光电共封装、晶圆级键合等前沿技术展开，旨在助力打造先进电子信息产业高地 [17]