一种冗余式硅基光电集成芯片制造技术

本发明专利技术提供一种冗余式硅基光电集成芯片，该硅基光电集成芯片的各个通道内均设置有光功率监测模块，且光功率监测模块由至少两个并行的监控探测器单元组成。通过采用冗余MPD的方式，即设计至少一个并行的MPD作为冗余设备，大幅提升光电集成芯片的良率，且此方式带来的额外影响很小，无需额外的控制电路或其他的实时监测系统，具有结构简洁，尺寸小，成本低廉的优势。优势。优势。

【技术实现步骤摘要】
一种冗余式硅基光电集成芯片


[0001]本专利技术属于光通信和光电集成芯片
，尤其涉及一种冗余式硅基光电集成芯片。

技术介绍

[0002]光通信因其具有高带宽、大容量、体积小、重量轻、抗干扰性好以及传输距离远等优点已成为通信领域的关键通信技术。近些年，随着流量的爆发式增长，互联网公司不断新建数据中心来满足日益增加的流量需求，其中，硅光集成技术因其材料特性以及与CMOS工艺兼容的优势，能够较好的满足低成本、高集成度、低功耗、大容量的通信要求，在骨干网、数据中心以及5G建设等方面起到重要作用。
[0003]硅光集成技术可以借助大规模集成电路的规模优势，单颗芯片集成多个光信号通道或者多路组合以支持更为复杂的调制格式，单颗芯片可以既有发射端也有接收端，而且由于其集成度高，其尺寸优势也更为凸显。除此之外，由于硅基光电集成芯片高度集成了高速调制器，高速探测器，热相移器，可调光衰减器以及各种无源光波导器件，其具备非常高的成本优势。
[0004]然而随着单颗芯片集成度的增加，芯片内部往往包含几十颗单元器件或部件，这些单元器件的良率会对集成芯片的良率产生较大的影响。以八通道硅光集成MZI调制器芯片为例，单颗芯片中需要16个监控探测器单元(MPD，MonitorPhoto detector)分别监控8个通道调制器的光信号输入输出功率，按每个MPD的良率为95％计算，单单是MPD的良率就会导致该芯片的良率降到44％。如再考虑到电光调制器、热相移器、光耦合器等部件，则集成芯片的良率会更低，光电集成芯片的成本受到很大挑战。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种冗余式硅基光电集成芯片。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
[0006]本专利技术采用如下技术方案：
[0007]在一些可选的实施例中，提供一种冗余式硅基光电集成芯片，该硅基光电集成芯片的各个通道内均设置有光功率监测模块，且所述光功率监测模块由至少两个并行的监控探测器单元组成。
[0008]进一步的，所述光功率监测模块使用其中一个所述监控探测器单元作为主设备以监测通道内光信号，其他所述监控探测器单元作为冗余设备。
[0009]进一步的，该硅基光电集成芯片的各个通道内还设置有调制器，所述调制器的输入侧与输出侧均设置有所述光功率监测模块。
[0010]进一步的，各个通道内的所述调制器的输入光信号能量和输出光信号能量均由作
为主设备的所述监控探测器单元进行监控。
[0011]进一步的，所述监控探测器单元通过在主光路中分出一部分的光作为自身的输入信号光。
[0012]进一步的，位于所述调制器输出侧的所述监控探测器单元使用双向耦合器将主光路中的一部分光分出以作为自身的输入信号光。
[0013]进一步的，所述的一种冗余式硅基光电集成芯片，还包括：第一光分束器，所述第一光分束器通过在主光路中分出若干束光作为所述光功率监测模块内各个所述监控探测器单元的输入信号光。
[0014]进一步的，作为冗余设备的所述监控探测器单元利用击穿方式使自身呈断路状态，或者采用不打线的方式将自身隔离，或者采用不将电极引出的方式将自身隔离。
[0015]进一步的，所述的一种冗余式硅基光电集成芯片，还包括：若干第一耦合器以及第二光分束器，所述第一耦合器将外部信号光耦合进芯片内部，所述第二光分束器将所述第一耦合器输出的信号光等分成两份后分配至各个通道内的所述调制器中。
[0016]进一步的，所述的一种冗余式硅基光电集成芯片，还包括：若干第二耦合器，所述第二耦合器将所述调制器输出的信号光输送至芯片外部。
[0017]本专利技术所带来的有益效果：通过采用冗余MPD的方式，即设计至少一个并行的MPD作为冗余设备，大幅提升光电集成芯片的良率，且此方式带来的额外影响很小，无需额外的控制电路或其他的实时监测系统，具有结构简洁，尺寸小，成本低廉的优势。
附图说明
[0018]图1是本专利技术一种冗余式硅基光电集成芯片采用定向耦合器将主光路的光束分出时的结构示意图；
[0019]图2是本专利技术一种冗余式硅基光电集成芯片采用光分束器将主光路的光束分出时的结构示意图；
[0020]图3是本专利技术一种冗余式硅基光电集成芯片采用双向耦合器将主光路的光束分出时的结构示意图；
[0021]图4是本专利技术一种冗余式硅基光电集成芯片采用双排或多排电极引出方式时的结构示意图。
具体实施方式
[0022]以下描述和附图充分地展示出本专利技术的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。
[0023]考虑到MPD良率对高集成度的硅基光电集成芯片的良率影响较为显著，在一些说明性的实施例中，本专利技术提供一种冗余式硅基光电集成芯片，尤其是多通道硅基光电集成芯片，该硅基光电集成芯片的各个通道内均设置有光功率监测模块，且光功率监测模块由至少两个并行的MPD组成。
[0024]其中，并行是指各个MPD独立运行，互不影响，投入使用时完成的功能以及监控的
方式均是一致的。
[0025]光功率监测模块使用其中一个MPD作为主设备以监测通道内的光信号，其他MPD作为冗余设备。本专利技术通过采用冗余MPD的方式，在芯片内部每个需要布置MPD的位置均设计有一个并行的MPD，某些使用场景可能需要2个以上的并行MPD。因此，对应位置上的所有MPD只需要有一个能正常工作便可确保硅基光电集成芯片的正常工作。按每个MPD的良率为95％进行计算，对于包含有16个MPD的硅基光电集成芯片而言，采用只增加一个冗余MPD的方式，即可将MPD对整体芯片良率的限制从44％提升到良率96％以上，如果采用多备份的MPD，则芯片的良率可进一步提升。
[0026]如图1
‑
4所示，本专利技术以单冗余MPD且芯片以八通道硅基光电集成芯片为例进行进一步说明。
[0027]该硅基光电集成芯片的各个通道内还设置有调制器，调制器的输入侧与输出侧均设置有光功率监测模块，即芯片上包含8路调制器，每路调制器有2个光功率监测模块分别监控调制器的输入光功率和输出光功率。每个光功率监测模块被设计成两个并行的MPD，分别为MPDA和MPDB，MPDA和MPDB都独立正常工作，只要MPDA和MPDB有一个能正常工作便可确保该光功率监测模块正常工作，这一设计可以极大地提高硅基光电集成芯片的良率。
[0028]各个通道内的调制器的输入光信号能量和输出光信号能量均由作为主设备的MPD进行监控，即MPDA和MPDB两者中其中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冗余式硅基光电集成芯片，其特征在于，该硅基光电集成芯片的各个通道内均设置有光功率监测模块，且所述光功率监测模块由至少两个并行的监控探测器单元组成。2.根据权利要求1所述的一种冗余式硅基光电集成芯片，其特征在于，所述光功率监测模块使用其中一个所述监控探测器单元作为主设备以监测通道内光信号，其他所述监控探测器单元作为冗余设备。3.根据权利要求2所述的一种冗余式硅基光电集成芯片，其特征在于，该硅基光电集成芯片的各个通道内还设置有调制器，所述调制器的输入侧与输出侧均设置有所述光功率监测模块。4.根据权利要求3所述的一种冗余式硅基光电集成芯片，其特征在于，各个通道内的所述调制器的输入光信号能量和输出光信号能量均由作为主设备的所述监控探测器单元进行监控。5.根据权利要求4所述的一种冗余式硅基光电集成芯片，其特征在于，所述监控探测器单元通过在主光路中分出一部分的光作为自身的输入信号光。6.根据权利要求5所述的一种冗余式硅基光电集成芯片，其特征在于，位于所述调制器输出侧的所述监控...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚东，蔡鹏飞，
申请(专利权)人：NANO科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：