IFOC 2020 | 敏芯半導體王任凡：5G基站的光芯片解決方案

  ICC訊 9月7-8日，第十九屆訊石研討會(IFOC 2020)圓滿舉辦，在《通信半導體芯片》專題，演講嘉賓武漢敏芯半導體股份有限公司聯合創始人王任凡帶來了主題為《5G基站的光芯片解決方案》的精彩演講。王總詳細介紹了5G基站所需的芯片及敏芯半導體所提供的芯片產品。

  5G組網由前傳、中傳、回傳組成。其中，5G前傳會用到大量的光模塊，現下需要解決主干和光纖配線不足的問題，同時兼顧運營和時延。目前各運營商之間有相應的方案，現存的方案分別有光纖直連—灰光/BIDI方案、無源WDM—彩光、有源WDM—可調諧波長、半有源WDM-MWDM/LAN WDM—12波。針對以上方案所對應的不同光芯片需求，敏芯半導體相對應地提供了不同的解決方案。

  2020年運營商集采火熱，根據中國移動廣東公司2020年無源波分復用設備公開招標項目合計，分別需要25G彩光光模塊23萬支，10G彩光模塊28萬支。10G彩光模塊6波波長為1270nm～1370nm，12波波長為1270nm~1370nm + 1470nm~1570nm。為了順應運營商和光模塊廠商對5G芯片的需求，敏芯半導體自成立以來就專注于5G芯片的研發與量產，為5G組網所需的光芯片產品做了充分準備，推出了高可靠性的前沿產品。

  5G 前傳光芯片 - 10G DFB

  D10xx-x0-xxx 系列是10Gbps單模邊發射DFB激光器，可應用于10Gb/s傳輸速率 。 該 系 列 采 用AlGaInAs多量子阱結構設計，脊波導工藝，具有低閾值、高帶寬、寬溫工作等特點。芯片正表面提供8位十進制數字編碼用于追溯。所有出貨的芯片均須符合100%的常溫及高溫測試規格 ?？芍С謹U展級( -20C ～ 85C ) 溫 度 范 圍 應 用 條 件 ， 可支持1270nm～1610nm共18波長通道。

  5G 前傳光芯片 - 16G DFB

  D1631-x0-xxx 系列是1310nm 16Gbps單模邊發射DFB激光器，可應用于25Gb/s傳輸速率。該系列采用AlGaInAs多量子阱結構設計，脊波導工藝，具有低閾值、高帶寬、寬溫工作等特點。芯片正表面提供8位十進制數字編碼用于追溯。所有出貨的芯片均須符合100%的常溫及高溫測試規格。帶寬規格在16GHz以上，可支持工業級應用條件。

  5G 前傳光芯片 - 25G CWDM DFB

  D25xx-x0-xxx 系列是25Gbps單模邊發射DFB激光器 ， 可應用于25Gb/s傳輸速率。該 系列采用AlGaInAs多量子阱結構設計，脊波導工藝，具有低閾值、高帶寬、寬溫工作等特點。芯片正表面提供8位十進制數字編碼用于追溯。所有出貨的芯片均須符合100%的常溫及高溫測試規格?？芍С謹U展級(-20℃～85℃)溫度范圍應用條件。

  敏芯半導體參與了中國移動和中國電信制定標準過程，在過去一年多的時間里，公司花了大量的精力研發生產中國移動、中國電信的所需的系列芯片。王總在會議現場展示波長為1310nm、1350nm、1370nm的25G CWDM DFB光芯片在-40℃ 、25℃、 85℃下的眼圖，結果十分優秀。

  2019年9月的訊石研討會上，中國移動李晗博士提出了5G前傳MWDM的方案，同年年底，敏芯半導體就推出與之匹配的12波長通道的D25xx-x0-xxx 系列芯片，即25Gbps單模邊發射DFB激光器，可應用于25Gb/s傳輸速率。該系列采用AlGaInAs多量子阱結構設計，脊波導工藝，具有低閾值、高帶寬、寬溫工作等特點。芯片正表面提供8位十進制數字編碼用于追溯。所有出貨的芯片均須符合100%的常溫及高溫測試規格。支持波長1269nm/1273nm/1289nm/1293nm/1309nm/1313nm/1329nm/1333nm/1349nm/1353nm/1369nm/1373nm 共 12個波長通道。該芯片在55℃條件下波長分布測試以及55℃的條件下測試的幾個通道的眼圖均滿足規范要求。

  中國電信推出的LWDM的方案，敏芯半導體也有匹配的D25xx-x0-xxx 系列芯片，即 25Gbps單模邊發射DFB激光器 ， 可應用于25Gb/s傳輸速率。 該系列采用AlGaInAs多量子阱結構設計，脊波導工藝，具有低閾值、高帶寬、寬溫工作等特點。芯片正表面提供8位十進制數字編碼用于追溯。所有出貨的芯片均須符合100%的常溫及高溫測試規格，支持所有12個波長通道。

  運營商間不同的方案中主要是波長趨勢的區別，影響波長的因素：

  光柵周期

  MQW PL

  MQW 應變

  脊寬/有源區 寬度

  目前，主流光柵制作技術如EBL，其制作的光柵波長精度為±1-1.5nm，CWDM商業級和MWDM芯片由于對波長范圍要求較寬，因此不存在波長偏離導致低良率問題，而LWDM對波長的要求是±1nm以內，可能會由于為波長問題導致良率降低。25G DFB的可靠性是芯片商最關注且最難攻克的問題，芯片的材料生長、界面、端面、電極、封裝等環節都可能導致芯片失效，敏芯半導體反復試驗，不斷分析和總結可能會導致芯片失效的因素并針對性地加以改進。在芯片出貨前，公司制定嚴格的芯片考核流程，測試各方面的參數，進行了數百次的可靠性試驗，使得敏芯半導體推出的芯片完全符合設計要求和業界應用要求。

  除了激光器，敏芯半導體也推出了用于5G前傳的系列探測器產品。P16xx-x0-xxx 系列是基于InGaAs/InP材料設計的GSG共面電極半導體光電探測器，可應用于25Gb/s傳輸速率。該產品具有高響應度，低暗電流和低電容值等特點，支持高帶寬，高靈敏度的接收器件要求，同時在芯片設計上支持非氣密性封裝，光敏面為30um。

  在5G 中回傳光芯片方面，P50xx-x0-xxx 系列是基于InGaAs/InP材料設計的GSG共面電極半導體光電探測器，可應用于25GBuad/s NRZ及50Gb/s PAM4調制信號傳輸。該產品具有高響應度，低暗電流和低電容值等特點，支持高帶寬，高靈敏度的接收器件要求，同時在芯片設計上支持非氣密性封裝，光敏面為16um。

  另外，針對5G中回傳方面，敏芯半導體關于25G APD的研發已經取得了一定成果，目前也推出了50G EML相關樣品，帶寬測試符合設計要求。

  【武漢敏芯半導體股份有限公司于2017年12月在中國光谷成立，是一家專注于光通信用激光器和探測器芯片產品，集研發、制造和銷售于一體的高科技企業。作為光通信領域國內首家獨立的全系列光芯片供應商，公司主營業務為2.5G/10G/25G/50G全系列激光器和探測器光芯片及封裝類產品。公司以“做好每一顆光芯片，讓世界愛上中國芯”為企業使命，為全球光器件和光模塊廠商提供優質全系列光通信光芯片產品及技術服務?！?