论
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这两年硅光厂商的路线图上,薄膜铌酸锂(TFLN)出现的频率越来越高。原因并不神秘:当单通道速率从 100G 向 200G 迈进,调制器的半波电压和带宽开始成为系统功耗的决定因素,而铌酸锂恰好在电光系数这一项上有着硅材料难以企及的先天优势。
先看物理底子。铌酸锂的电光系数 r33 约为 30 pm/V 量级,远高于硅的等离子色散效应所能提供的等效折射率变化。这意味着同样长度的调制区,TFLN 可以用更低的驱动电压实现同样的相位调制。公开报道的 TFLN 调制器半波电压已经可以做到 1V 量级甚至更低,而硅基调制器通常需要数伏驱动。电压降下来,驱动芯片的功耗跟着降,高速 SerDes 的输出摆幅压力也随之缓解,这是系统厂商最看重的一点。
但光有好材料还不够,三角的第二条边是带宽。TFLN 器件的电光带宽已经有超过 100GHz 的公开演示,支撑 200G/λ 乃至更高速率的 PAM4 和相干调制在物理上没有障碍。相比之下,硅调制器受限于结电容和传输线损耗,带宽做到 60GHz 以上就需要相当精细的行波电极设计。速率越高,TFLN 的带宽优势越明显。
第三条边是工艺成熟度,也是 TFLN 目前最大的短板。硅光的优势在于 CMOS 兼容、8 英寸和 12 英寸晶圆量产、与电子芯片的集成生态;TFLN 的晶圆尺寸多在 4 英寸到 6 英寸,薄膜制备依赖离子切片等工艺,成本和良率还在爬坡。更关键的是异质集成:TFLN 与硅光芯片的耦合损耗、键合良率、长期可靠性,都需要量产数据来证明,而不是实验室里的单器件指标。
所以硅光厂盯上 TFLN 的逻辑是:不是要取代硅光平台,而是把它当作高速调制环节的增强选项。一种务实的演进路径是混合集成,激光器、波导、无源器件继续走硅光,调制器部分引入 TFLN 芯片,通过键合或混合封装结合。另一条路是 TFLN 单片集成,把调制器、波导都做在铌酸锂薄膜上,适合对性能要求极高、成本敏感度相对较低的相干和长距场景。
判断 TFLN 何时真正进入主流,要看三个信号:一是 6 英寸以上晶圆的量产良率数据,二是与硅光平台的异质集成损耗能否稳定控制在可接受范围,三是头部厂商是否在 1.6T 及以上产品中批量采用。任何一个信号单独出现都不算拐点,三个同时出现才算数。
先看物理底子。铌酸锂的电光系数 r33 约为 30 pm/V 量级,远高于硅的等离子色散效应所能提供的等效折射率变化。这意味着同样长度的调制区,TFLN 可以用更低的驱动电压实现同样的相位调制。公开报道的 TFLN 调制器半波电压已经可以做到 1V 量级甚至更低,而硅基调制器通常需要数伏驱动。电压降下来,驱动芯片的功耗跟着降,高速 SerDes 的输出摆幅压力也随之缓解,这是系统厂商最看重的一点。
但光有好材料还不够,三角的第二条边是带宽。TFLN 器件的电光带宽已经有超过 100GHz 的公开演示,支撑 200G/λ 乃至更高速率的 PAM4 和相干调制在物理上没有障碍。相比之下,硅调制器受限于结电容和传输线损耗,带宽做到 60GHz 以上就需要相当精细的行波电极设计。速率越高,TFLN 的带宽优势越明显。
第三条边是工艺成熟度,也是 TFLN 目前最大的短板。硅光的优势在于 CMOS 兼容、8 英寸和 12 英寸晶圆量产、与电子芯片的集成生态;TFLN 的晶圆尺寸多在 4 英寸到 6 英寸,薄膜制备依赖离子切片等工艺,成本和良率还在爬坡。更关键的是异质集成:TFLN 与硅光芯片的耦合损耗、键合良率、长期可靠性,都需要量产数据来证明,而不是实验室里的单器件指标。
所以硅光厂盯上 TFLN 的逻辑是:不是要取代硅光平台,而是把它当作高速调制环节的增强选项。一种务实的演进路径是混合集成,激光器、波导、无源器件继续走硅光,调制器部分引入 TFLN 芯片,通过键合或混合封装结合。另一条路是 TFLN 单片集成,把调制器、波导都做在铌酸锂薄膜上,适合对性能要求极高、成本敏感度相对较低的相干和长距场景。
判断 TFLN 何时真正进入主流,要看三个信号:一是 6 英寸以上晶圆的量产良率数据,二是与硅光平台的异质集成损耗能否稳定控制在可接受范围,三是头部厂商是否在 1.6T 及以上产品中批量采用。任何一个信号单独出现都不算拐点,三个同时出现才算数。

