虹科直播精彩回顧 | 硅光通信測(cè)試測(cè)量技術(shù)與應(yīng)用

11月10日晚，虹科云課堂【硅光通信測(cè)試測(cè)量技術(shù)與應(yīng)用】圓滿結(jié)束，感謝大家的觀看與支持。本文將對(duì)直播要點(diǎn)進(jìn)行回顧和總結(jié)。

背景

如今高速發(fā)展的5G通信、人工智能、云計(jì)算，以及各大視頻互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)產(chǎn)生了龐大數(shù)據(jù)量，這些都需要一個(gè)數(shù)據(jù)中心來做數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、遷移和計(jì)算。數(shù)據(jù)量的指數(shù)增長(zhǎng)帶動(dòng)交換機(jī)和服務(wù)器帶寬每2-3年就要翻倍，并對(duì)光互連技術(shù)的性能提出了更高的要求。光互連的技術(shù)最早是從銅互聯(lián)開始，由于帶寬的提升，發(fā)展到可插拔的光模塊，光模塊和交換芯片有一個(gè)長(zhǎng)的電互聯(lián)區(qū)域，而隨著能效需求和帶寬的提升，光引擎越來越靠近交換芯片，直接板載，再到CPO，2.5D-3D，不斷縮短距離，并朝著高集成度共封裝光學(xué)的方向發(fā)展。如今可插拔光模塊仍然是主流，越來越高的通道密度光模塊的自動(dòng)化生產(chǎn)測(cè)試也帶來了新的挑戰(zhàn)——急需高通量的光電測(cè)試測(cè)量方案。

光通信與光電測(cè)試概述

隨著對(duì)數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)、計(jì)算的要求不斷提高，主流的光模塊也在增加帶寬密度、提高能效、降低成本。除了交換芯片，還有CPU\GPU\FPGA等都在開始研究朝著光互聯(lián)的方向去實(shí)現(xiàn)，算力將可以達(dá)到系統(tǒng)級(jí)的提升。同時(shí)，這也對(duì)光模塊/共封裝光學(xué)的生產(chǎn)測(cè)試（比如光功率、光譜、光眼圖）等等帶來了新的挑戰(zhàn)。接下來介紹我們虹科的測(cè)試測(cè)量?jī)x器以及應(yīng)對(duì)方案。

光電測(cè)試測(cè)量?jī)x器與應(yīng)用

選擇虹科系列產(chǎn)品，同一儀器我們提供多功能測(cè)試的雙平臺(tái)版本，如下圖。

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PXI板卡系列

PXIe機(jī)箱裝配intel多核處理器，采用PCI Gen 3總線，數(shù)據(jù)的傳輸速率可以達(dá)到每秒24GB，可以把虹科不同的光/電測(cè)試模塊（如光衰減器、光功率計(jì)、0.01pm級(jí)分辨率百kHz線寬可調(diào)諧激光器，表征光波形和頻譜分析儀應(yīng)用的光電轉(zhuǎn)換器、誤碼儀、PPG等）插到一個(gè)機(jī)箱里面，實(shí)現(xiàn)模塊和模塊之間的觸發(fā)和同步。與傳統(tǒng)臺(tái)式儀器的組合相比成本更低、尺寸更小，labview平臺(tái)輕松集成測(cè)試方案。通過將電氣 PXI 模塊與光學(xué)PXI模塊集成，能夠提供獨(dú)特的功能——在平臺(tái)中進(jìn)行實(shí)時(shí)光電混合信號(hào)測(cè)試，該測(cè)試被廣泛用于半導(dǎo)體代工廠中硅光子器件的晶圓級(jí)測(cè)試。

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MATRIQ臺(tái)式儀器

跟PXI平臺(tái)唯一不同的就是它不具有各儀器觸發(fā)和同步功能，但性能與PXI系列一致，并且對(duì)于簡(jiǎn)單測(cè)試而言，同一外觀、可堆疊、節(jié)省空間的設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)單直觀的軟件控制使其成為光學(xué)實(shí)驗(yàn)室或測(cè)試臺(tái)的完美選擇。

不僅能通過USB連接控制，還可基于以太網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，用戶可以為本地控制或網(wǎng)絡(luò)可訪問控制設(shè)置 DHCP 或靜態(tài) IP 地址。高級(jí) SCPI 兼容命令語言允許用戶使用任何常用工具輕松編程來控制這些儀器 （LabVIEW、Python、C++ 等）。

硅光測(cè)試案例分享與未來展望

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光模塊測(cè)試

通過PCI機(jī)箱完成整套測(cè)試方案的搭建，BERT/PPG產(chǎn)生PAM4信號(hào)驅(qū)動(dòng)測(cè)試板，板上接入光模塊，通過光纖輸出、光開關(guān)分路多個(gè)通道進(jìn)行各種測(cè)試：眼圖、誤碼率、光譜分析。一個(gè)PXI機(jī)箱實(shí)現(xiàn)多種測(cè)量。方便在工廠實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化光模塊測(cè)試。

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晶圓光纖對(duì)準(zhǔn)

高速對(duì)準(zhǔn)工藝是實(shí)現(xiàn)硅光元件經(jīng)濟(jì)批量生產(chǎn)的另一個(gè)重要目標(biāo)。晶片上包含數(shù)以千計(jì)的光子結(jié)構(gòu)。承載信號(hào)的玻璃光纖的對(duì)準(zhǔn)速度越快，測(cè)試速度就越快，因此也就越經(jīng)濟(jì)?，F(xiàn)在已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)硅光子晶圓探測(cè)器中定位玻璃光纖和光子結(jié)構(gòu)。這使得在數(shù)小時(shí)或數(shù)天內(nèi)測(cè)試晶圓成為可能。

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各類半導(dǎo)體芯片

的光學(xué)電氣特性混合測(cè)試需求

以144 electrical I/O and 20 optical I/O為例，如上圖。

PXI提供高通道密度的SMUs (Source-Measurement Units)，設(shè)備體積大幅減少；一臺(tái)高通量PXI測(cè)試儀器+光學(xué)/電學(xué)板卡，即可替代數(shù)量眾多的臺(tái)式設(shè)備！

總結(jié)

虹科Quantifi Photonics系列儀器采用NI開發(fā)的PXI開放標(biāo)準(zhǔn)模塊化測(cè)試平臺(tái)架構(gòu)。這使得復(fù)雜的混合信號(hào)儀器能夠?qū)崿F(xiàn)特定的測(cè)量和復(fù)雜的測(cè)試序列，深入解決高通量測(cè)試的需求與設(shè)備體積龐大的痛點(diǎn)。同時(shí)也提供緊湊的對(duì)于單個(gè)特定測(cè)量、生成特定電或光信號(hào)或提供信號(hào)控制或調(diào)節(jié)的小巧的臺(tái)式設(shè)備，助力您的光電測(cè)試效率，提升產(chǎn)品價(jià)值。