姓名：胡潤澤；學(xué)號：22021211352；學(xué)院：電子工程學(xué)院
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【嵌牛導(dǎo)讀】
? ? ? 近年來，電子芯片發(fā)展逼近摩爾定律極限，集成技術(shù)進(jìn)步趨于飽和，高性能計(jì)算對數(shù)據(jù)吞吐要求不斷增長，亟需技術(shù)突破。而據(jù)OpenAI 統(tǒng)計(jì)，自 2012 年起，每3.4個(gè)月人工智能的算力需求就翻倍，摩爾定律帶來的算力增長已無法完全滿足需求。而光芯片作為光通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵核心器件，硅光芯片作為采用硅光子技術(shù)的光芯片，是將硅光材料和器件通過特色工藝制造的新型集成電路。硅光具備超高兼容性、超高集成度、強(qiáng)大的集成能力、強(qiáng)大規(guī)模制造能力等技術(shù)能力，未來潛在優(yōu)勢明顯，是目前前沿廠商聚焦的焦點(diǎn)。
【嵌牛鼻子】硅光芯片
【嵌牛提問】這是改變傳統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)競爭格局的開端嗎？
【嵌牛正文】
? ? ? 與傳統(tǒng)分立式方案相比，硅光模塊將多路激光器，調(diào)制器和多路探測器等光/電芯片都集成在硅光芯片上，體積大幅減小，有效降低材料成本、芯片成本、封裝成本，同時(shí)也能有效控制功耗。硅光模塊憑借上述優(yōu)勢有望在數(shù)據(jù)中心和中長距離相干通信等應(yīng)用場景取得更大份額，或?qū)⒏淖儌鹘y(tǒng)競爭格局。
? ? ? 在此背景下，達(dá)摩院認(rèn)為，硅光芯片更高計(jì)算密度與更低能耗的特性是極致算力場景下的解決方案，并提出光電融合是未來芯片的發(fā)展趨勢：“硅光子和硅電子芯片取長補(bǔ)短，充分發(fā)揮二者優(yōu)勢，促使算力的持續(xù)提升?！蔽磥?3 年，硅光芯片將支撐大型數(shù)據(jù)中心的高速信息傳輸；未來 5-10 年，以硅光芯片為基礎(chǔ)的光計(jì)算將逐步取代電子芯片的部分計(jì)算場景。而就在不久之前，我國的硅光芯片就取得了新的進(jìn)展：國內(nèi)首款1.6Tb/s硅光互連芯片，實(shí)現(xiàn)了我國硅光芯片技術(shù)向Tb/s級的首次跨越：國家信息光電子創(chuàng)新中心、鵬城實(shí)驗(yàn)室、中國信息通信科技集團(tuán)光纖通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、武漢光迅科技股份有限公司，在國內(nèi)率先完成了1.6Tb/s硅基光收發(fā)芯片的聯(lián)合研制和功能驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了我國硅光芯片技術(shù)向Tb/s級的首次跨越。
? ? ? 據(jù)介紹，研究人員分別在單顆硅基光發(fā)射芯片和硅基光接收芯片上集成了8個(gè)通道高速電光調(diào)制器和高速光電探測器，每個(gè)通道可實(shí)現(xiàn)200Gb/s PAM4高速信號的光電和電光轉(zhuǎn)換，最終經(jīng)過芯片封裝和系統(tǒng)傳輸測試，完成了單片容量高達(dá)8200Gb/s光互連技術(shù)驗(yàn)證。
? ? ? 近幾年來包括思科、華為、Ciena、Juniper 等巨頭紛紛通過收購布局硅光技術(shù)，大部分巨頭并沒有光通信的業(yè)務(wù)，收購硅光子公司更多是出于技術(shù)布局的目的，例如Intel提出的“集成光路”的愿景，立志將硅光技術(shù)應(yīng)用于千億級的IC市場。但是，硅光目前也有來自產(chǎn)業(yè)鏈和工藝水平上的挑戰(zhàn)。達(dá)摩院稱，硅光芯片的設(shè)計(jì)、量產(chǎn)、封裝等未形成標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)?；?，進(jìn)而導(dǎo)致其在產(chǎn)能、成本、良率上的優(yōu)勢還未顯現(xiàn)。而針對芯片的量產(chǎn)以及封裝，最大的還是焊接問題：芯片的焊接是指半導(dǎo)體芯片與載體（封裝殼體或基片）形成牢固的、傳導(dǎo)性或絕緣性連接的技巧。焊接層除了為器件提供機(jī)械連接和電連接外，還須為器件提供良好的散熱通道。
? ? ? BUT，因?yàn)樾酒附樱ㄕ迟N）不良造成的失效也越來越引起了人們的重視，因?yàn)檫@種失效往往是致命的，不可逆的。而在各種失效情況下，有多種基于環(huán)境所造成的問題，是最不容忽視的。
芯片背面氧化
? ? ? 器件生產(chǎn)過程中，焊接前往往先在芯片背面蒸金。在Au-Si共晶溫度下，Si會(huì)穿透金層而氧化生成SiO2，這層SiO2會(huì)使焊接浸潤不均勻，導(dǎo)致焊接強(qiáng)度下降。即便在室溫下，硅原子也會(huì)通過晶粒間的互擴(kuò)散緩慢移動(dòng)到金層表面。
? ? ? 因此，在焊接時(shí)保護(hù)氣體N2必須保證足夠的流量，最好加入部分H2進(jìn)行還原。芯片的保存也應(yīng)引起足夠的重視，不僅要關(guān)注環(huán)境的溫濕度，還應(yīng)考慮到其將來的可焊性，對于長期不用的芯片應(yīng)放置在氮?dú)夤裰斜４妗?/p>
基片清潔度差
? ? ? 基片被沾污、有部分油漬或氧化會(huì)嚴(yán)重影響焊接面的浸潤性。這種沾污在焊接過程中是較簡單觀察到的，這時(shí)必須對基片進(jìn)行再處理。要解決芯片微焊接不良問題，必須明白不同技巧的機(jī)理，逐一分析各種失效模式，及時(shí)發(fā)現(xiàn)影響焊接（粘貼）質(zhì)量的不利因素，同時(shí)嚴(yán)格生產(chǎn)過程中的檢驗(yàn)，加強(qiáng)制造環(huán)境管理，才能有效地避免因芯片焊接不良對器件可靠性造成的潛在危害。
? ? ? 所以在芯片制造的過程中如果能配合手套箱進(jìn)行生產(chǎn)環(huán)境保護(hù)就能有效的避免這些問題。
