7/17/2025, Optical Fiber Online News, angetrieben durch die schnelle Entwicklung von KI-Großmodellen und Computing-Infrastruktur,Das intelligente Rechenzentrum beschleunigt sich in eine neue Ära der Vernetzung mit "Licht als Kern"Photonische integrierte Schaltungen (PICs) sind aufgrund ihrer Vorteile von hoher Bandbreite, geringem Stromverbrauch und geringer Größe zu einer Schlüsseltechnologie für Hochleistungsrechner geworden.der Engpass, der die große Anwendung von PICs einschränkt, ist nicht in der Konstruktion enthaltenDie herkömmliche Modulprüfung ist nicht mehr in der Lage, die Anforderungen an Konsistenz und Ausbeute von Siliziumoptikchips zu erfüllen.und es ist ein wichtiger Weg geworden, um die Produktionskapazität zu verbessern und die Anwendung zu beschleunigen.

In diesem Artikel wird eine eingehende Analyse der Entwicklungstrends und der Herausforderungen bei der Prüfung von PIC-Verbindungen vorgenommen.und untersuchen die Anwendungsmöglichkeiten der automatischen Sondenplattform EXFO OPAL bei der Prüfung von Kantenkopplungen auf Waferebene, die zur Erreichung einer groß angelegten und effizienten Implementierung fotonischer integrierter Chips beitragen.

Flaschengpässe und Testprobleme bei der KI-gesteuerten Konnektivität

Hintergrund der Branche
In den letzten Jahren hat sich die Größe der KI-Großmodellparameter exponentiell erhöht, die GPU-Rechenleistung hat weiter zugenommen, während die Netzwerkbandbreite nur um das 1,4-fache zugenommen hat,mit einer signifikanten "Schere-Differenz", und das Netzwerksystem wird zum zentralen Engpass, der die Effizienz intelligenter Rechenzentren einschränkt.vor allem Hochgeschwindigkeitsparallele Architekturen auf Basis von PIC, wird als Schlüsselweg zur Überwindung von Engpässen angesehen.

Da sich die Chipkapazität auf 100 Tb/s oder sogar Pb/s entwickelt, stellt sich die große Implementierung von PIC vor erheblichen Herausforderungen, insbesondere im Testprozess.Die Integrationsskala und die Anzahl der Kanäle sind gestiegen., die drei große Probleme mit sich bringen:
Hohe Fertigungskomplexität: Ein einzelner Chip integriert Tausende von optischen Geräten mit großer Fläche, mehreren Kanälen und komplexer funktionaler Kopplung;

Dramatische Erhöhung der Prüfschwierigkeiten: Die traditionelle Prüfphase auf Modulebene bleibt zurück, was leicht zu Material- und Prozessverschwendung führen kann, und es ist schwierig, eine geschlossene Regelung zu erreichen.

Erhöhtes Ertragsrisiko: Mangelnde funktionelle Überprüfung von Systemen auf Waferebene führt in späteren Prozessstadien zur Entdeckung defekter Chips und verlangsamt das Tempo der Massenproduktion.

Statistiken zufolge machten die Kosten für TAP (Test, Montage und Verpackung) mehr als 80% der Herstellungskosten von PIC-Chips aus.die viel höher ist als die der traditionellen elektrischen Chips.

Von der Parameterprüfung bis zur Systemfunktionsgarantie

Prüfsystem
Um eine stabile Leistungsfähigkeit und eine stabile Fertigungsleistung von PIC-Chips in Anwendungen mit hoher Komplexität zu gewährleisten, erfolgt die optische Prüfung über den gesamten Prozess von der Konstruktionsprüfung bis zur Modullieferung.Nach verschiedenen Prüfstadien und -zwecken, kann es in drei Phasen und zwei Arten von Methoden unterteilt werden.

Drei Hauptprüfungsstufen:
Tests auf Waferebene: Chip-Schnitt und -Verpackung durchführen, um sich auf grundlegende optische Parameter wie Einsetzungsverlust (IL) und polarisierungsbedingten Verlust (PDL) zu konzentrieren, um fehlerhafte Chips frühzeitig auszuschließen,Verbesserung des Ertrags, und Kontrollkosten

Prüfung auf Verpackungsebene: Durchführung nach der Chipverpackung zur Überprüfung der Auswirkungen der Kupplungswirksamkeit, der Verpackungsbelastung und anderer Faktoren auf die Leistung,ist die Schlüsselverbindung zwischen Frontend-Fertigung und Backend-Systemintegration.

Tests auf Modulebene: Bei vollständigen Modulen (z. B. OSFP/QSFP) werden Systemindikatoren wie Bitfehlerrate (BER), Augendiagramm, TDECQ und Übertragungsleistung überprüft.Dies ist eine letzte Qualitätsprüfung vor dem Verlassen der Fabrik..

Zwei Arten von Prüfmethoden:
Parameterprüfung: Die Konzentration auf die Struktur des Geräts und die Materialeigenschaften wie Bandbreite, Verlust, Reaktionsgeschwindigkeit usw. wird häufig für die Konstruktionsprüfung und Prozessoptimierung verwendet.

Funktionelle Prüfung: Simulation der realen Anwendungsumgebung zur Bewertung der Gesamtleistung des Chips bei bestimmten Wellenlängen, Geschwindigkeiten und Modulationsformaten,wie Bitfehlerrate und Signal-Rausch-Verhältnis.

Die wissenschaftliche Aufteilung der Prüfphasen und die Übereinstimmung geeigneter Prüfmethoden ist zu einer wichtigen Strategie zur Verbesserung der Effizienz und Konsistenz der PIC-Herstellung geworden.Vor allem in der Massenproduktion, wird die Funktionstestung auf Waferebene zu einem wichtigen Ausgangspunkt, um Prüfengpässe zu durchbrechen und die Industrialisierung zu beschleunigen.

Die Funktionstests werden weiter vorangetrieben und die Verifizierung auf Waferebene wird zum Schwerpunkt

Technologieentwicklung
Mit der kontinuierlichen Verbesserung der PIC-Chip-Integration, Komplexität und AnwendungsszenarienDie Industrie ist sich einig, dass die Funktionstests auf Systemebene von der traditionellen Modulphase zur Verpackungs- und sogar Waferphase übergehen müssen.Dieser Trend ist nicht nur das Ergebnis der technologischen Entwicklung, sondern auch der Weg, um den Ertrag zu gewährleisten, die Kosten zu kontrollieren und eine qualitativ hochwertige Lieferung zu erzielen.

Warum müssen die Tests verschoben werden?

Durch die Vorbereitung von Tests können Funktionsfehler frühzeitig in der Fertigung erkannt, fehlerhafte Chips nicht in kostspielige Prozesse gelangen und Nachbearbeitung und Abfall grundlegend reduziert werden.Zu den spezifischen Vorteilen gehören:
Kostenkontrolle: Frühzeitige Untersuchung fehlerhafter Produkte zur Verringerung hoher Verluste in der Verpackungs- und Montagephase;

Verbesserung der Effizienz: Vereinfachung des Prüfprozesses auf Modulebene und Beschleunigung der Produktlieferung;

Qualitätssicherung: Abweichungen auf Systemebene frühzeitig erkennen, um die Konsistenz und Zuverlässigkeit des Chips zu verbessern;

Prozess geschlossener Kreislauf: Test-Daten-Feedback zum Herstellungsprozess, um Design und Prozess kontinuierliche Optimierung zu unterstützen.

Technische Herausforderungen der Vorausprüfung:
Trotz der deutlichen Trends bestehen bei der Erreichung der funktionalen Überprüfung auf Waferebene nach wie vor erhebliche Herausforderungen, darunter:
Schwierige hochpräzise Kupplung: Es ist notwendig, eine Mehrkanal-, Großarray- und Verlustkantenkopplung mit geringem Einfügungsverlust zu erreichen,die bessere Anforderungen an die Ausrichtungsgenauigkeit und Wiederholgenauigkeit vorschlägt.

Komplexe Indexmessung: genaue Messung der wichtigsten Indikatoren auf Systemebene wie BER, TDECQ, Q-Faktor, IL, RL, PDL usw.;

hohe Plattformkompatibilität: Die Prüfplattform muss an verschiedene Materialien (Si, InP, LiNbO3) und Verpackungsformen (CPO, MCM usw.) angepasst werden;

Hohe Nachfrage nach Automatisierung und Intelligenz: Parallele Kanalsteuerung, Datenerhebung und -verknüpfung in Echtzeit müssen unterstützt werden, um "Test und Anpassung" und "Online-Optimierung" zu erreichen.

Durch die kontinuierliche Verbesserung der Kanaldichte und der Übertragungsrate ist die Funktionstestung auf Waferebene nicht nur ein leistungsfähiges Mittel zur Kostenkontrolle,Ein weiterer wichtiger Faktor ist dieIm Hinblick auf die Zukunft muss die Industrie dringend eine flexible, automatisierte Testplattform aufbauen, die mehrstufige, mehrkanälige,und Multikopplungsformulare zur Förderung der umfassenden Modernisierung des PIC-Prüfsystems.

EXFO hat ein intelligentes PIC-Testplattformsystem gebaut

Lösung
Um den Anforderungen an die Funktionsprüfung, die Verifizierung auf Waferebene und die Massenproduktion gerecht zu werden,EXFO hat die OPAL-Serie von automatisierten Sondenplattformen eingeführt, um ein End-to-End-Testsystem von der wissenschaftlichen Verifizierung bis zur Lieferung von Chargen zu entwickelnDie Plattform verfügt über ein hohes Maß an Automatisierung, Modularität und flexiblen Erweiterungsmöglichkeiten, unterstützt Multi-Package-Form-Tests und Multi-optische Kopplungen von Single Die bis 300 mm Wafer,und eröffnet den geschlossenen Kreislauf der Wafer-Package-Module-Tests, das ein wichtiges Instrument für die Erreichung einer hochwertigen Lieferung von Photonicschips ist.

1. Mehrfachpaket-Formularunterstützung: Sondenstation der OPAL-Serie
OPAL-EC-Flaggschiff-Plattform für die Prüfung der Kantenkopplung auf Waferebene
Die Plattform unterstützt bis zu 300 mm Wafer, 105° Drehtisch und Mehrkanal-Parallelkopplung,integriert Nanoskala-Ausrichtungsmodule, oberer und unterer Doppelkamerasystem und Autofokus-Navigationsfunktionen und verfügt über eine Ausrichtungsauflösung von 0,5 nm und eine Positionierungsgenauigkeit der Wafer von 3 nm,erhebliche Verbesserung der Kupplungswirksamkeit und der Testkonsistenz.

Typische Anwendungen: Chargetests von Geräten auf Waferebene wie Silizium-optischen Modulatoren und MRRs; groß angelegtes PIC-Screening und die Überprüfung von KI-, Kommunikations- und Sensorszenarien;Schnelle Überprüfung von mehreren Häfen, hochdichte Waferkantenkopplung.

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OPAL-MD-System Eine Multi-Chip-Testplattform, die FuE und Massenproduktion verbindet
Es eignet sich für Multi-Die- oder komplexe Paketprüfungen (z. B. MCM, CPO) und eignet sich für Pilotprüfungen und die Massenproduktion von Spinballs in geringerem Volumen.Die Plattform unterstützt Multi-Chip-Paralleltests, eingebettete PILOT-Automatisierungssteuerungssoftware, die den gesamten Prozess der Chipführung, Kalibrierung, Ausführung und Datenanalyse abdeckt,und verfügt über flexible Konfigurationsmöglichkeiten, um den Anforderungen an die Chargenüberprüfung komplexer Verpackungsstrukturen gerecht zu werden.

Typische Anwendungen: MPW-Tape-out-Projekt und Multi-Chip-Evaluierung integrierter Module; Hochgeschwindigkeits-CPO- und komplexe Verpackungsfunktionsprüfung; Telekommunikationsmodule, autonome Fahrfelder,usw..

OPAL-SD Flexible Plattform für wissenschaftliche Forschung und Validierung in geringerem Umfang

Eine halb-automatisierte Einstiegsplattform für Universitäten, Forschungseinrichtungen und Gründerteams,für die schnelle Überprüfung optischer/elektrischer Funktionen auf einem einzigen Chip und in kleinen Chargen geeignetDie Plattform unterstützt manuelle und halbautomatische Bedienung und ist mit modularen optischen/elektrischen Sonden für eine präzise Ausrichtung und ein flexibles Schalten ausgestattet.Eingebettete PILOT-Testsoftware unterstützt die grundlegende automatische Steuerung, Datenerfassung und -analyse, was sie zu einer idealen Wahl für die Überprüfung wissenschaftlicher Forschung und die Inkubation von Technologien macht.

Typische Anwendungen: Frühzeitige Evaluierung der Konstruktion und funktionelle Verifizierung von PIC-Chips; Lehrversuche, Technologieinkubation und Prozess-Screening; Akademische Forschung,Start- und Entwicklungstests mit geringem Volumen.

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2. PILOT-Softwareplattform: Ein datengetriebener intelligenter Test-Hub

PILOT ist die für die OPAL-Sonde-Plattform speziell entwickelte Kernsteuerungssoftware von EXFO, die die Testkonfiguration, die Ausrüstungskontrolle, die Prozessdurchführung, die Datenanalyse und die Berichterstattung umfasst.und baut eine automatisierteDie modulare Architektur und die starke Interoperabilität unterstützen den gesamten Testprozess von der einzelnen Form bis zum Wafer, von der FuE bis zur Produktionslinie.Zu seinen Kernkompetenzen gehören:

Prozessautomation und gemeinsame Steuerung der Ausrüstung: automatisches Lesen von CAD-Zeichnungen, Identifizierung von Die-Layouts und Verknüpfung von Lasern, Bitfehlermessern,Stromzähler und andere Geräte zur Durchführung der gesamten Prozesskontrolle der Ausrichtung, Kalibrierung und Akquisition.

Flexible Skripting und gleichzeitige Planung: Das integrierte Sequenzermodul unterstützt Python/Excel-Skripting, Multi-Threaded-Parallelismus und Testsequenzplanung,Anpassung an Mehrkanalszenarien.

Strukturiertes Datenmanagement: eingebaute Cloud-/lokale Datenbank zur zentralisierten Verwaltung von Testplänen, Komponentendefinitionen, Konfigurationsparametern und Testergebnissen,und unterstützt die Zusammenarbeit an mehreren Standorten und die Analyse nachvollziehbarer Daten.

KI-gesteuerte Übersprung-Testoptimierung: PILOT ist nativ mit KI-Tools kompatibel, die Modelle trainieren und einsetzen, Defektmuster identifizieren, Ergebnisse vorhersagen und redundante Tests intelligent überspringen können,erhebliche Verbesserung der Ausbeute und der Effizienz der Prüfungen.

Starkes Interoperabilitäts-Ökosystem: Es kann nahtlos mit Excel, MATLAB, Power BI und anderen Tools integriert werden, um Benutzern zu helfen, Datenanalyse und Berichterstattung effizient abzuschließen.
Die PILOT-Plattform hat den Sprung von "statischer Verifizierung" zu "dynamischer Parameteranpassung", von "Einzelpunkt-Tests" zu "Prozesskollaboration" wirklich realisiert.und ist der Kern-Software-Hub, der die Industrialisierung der wafer-level PIC-Chip automatisierte Tests unterstützt.

Strukturierte Datenverwaltung: In Cloud/lokale Datenbanken integrierte Datenbanken ermöglichen die zentrale Verwaltung von Testplänen, Komponentendefinitionen, Konfigurationsparametern und Testergebnissen.Unterstützung der Zusammenarbeit an mehreren Standorten und der Analyse nachvollziehbarer Daten.

KI-gesteuerte Übersprungstestoptimierung: PILOT ist nativ mit KI-Tools kompatibel und kann Modelle trainieren und einsetzen, um Defektmuster zu identifizieren, Ergebnisse vorherzusagen, redundante Tests intelligent zu überspringen,und die Ausbeute und die Effizienz der Prüfungen erheblich verbessern.

Starkes Ökosystem für die Interoperabilität: kann nahtlos mit Tools wie Excel, MATLAB, Power BI usw. integriert werden und hilft Benutzern, Datenanalyse und Berichterstattung effizient abzuschließen.
Die PILOT-Plattform hat wirklich einen Übergang von "statischer Verifizierung" zu "dynamischer Parameter-Tuning" und von "Single Point Testing" zu "Process Collaboration" erreicht.und ist der Kern-Software-Hub zur Unterstützung der Industrialisierung von PIC-Chip-Automatisierungstests auf Waferebene.

3. CTP10-Prüfplattform: hochpräzise Funktionstests
CTP10 ist eine von EXFO eingeführte Hochleistungs-Photonen-Geräte-Testplattform, die speziell für Mikroring-Resonatoren MZI entwickelt wurde,Das Parameterprüfungsdesign von passiven und aktiven Geräten wie Filtern und VOA hat die Vorteile einer hohen Präzision, breite Abdeckung und starke Skalierbarkeit, und ist eine der wichtigsten Testmotoren für die funktionelle Verifizierung von PIC.
Sub-Pikometer-Auflösung: Unterstützt 20 fm Spektralscanning, um die präzise Frequenzbereichsreaktionsprüfung von High-Q-Mikro-Ring-Geräten zu erfüllen;

Ultrabreite Wellenlängen-Abdeckung: 1240-1680 nm volle Band-Abdeckung, geeignet für mehrere Anwendungsszenarien wie Telekommunikation, Datenkommunikation und Biosensing;

Ultra-hoher dynamischer Bereich: > 70 dB dynamischer Bereich des Einfügungsverlustes, der in der Lage ist, mehrere Parameter wie IL, PDL und Spektralantwort in einem einzigen Scan zu messen;

Mehrkanal-Array-Unterstützung: Unterstützt die parallele Messung von mehr als 100 Kanälen und eignet sich für die Prüfung von Geräten mit hoher Dichte wie AWG und optischen Schaltern.

Laserstabilität und Rückverfolgbarkeitskalibrierung: eingebaut in das DFB-Laser- und Leistungskalibrierungsmodul, das eine Stabilität der Ausgabe und eine vollständige Rückverfolgbarkeit der Prozessdaten ermöglicht.

CTP10 hat ein modulares Design, unterstützt die doppelte Steuerung der SCPI-Befehlszeile und der grafischen Benutzeroberfläche und lässt sich nahtlos mit der PILOT-Software integrieren.Pilot- und Massenproduktionseinrichtungen, und ist die Benchmark-Lösung für aktuelle PIC-Tests, die Genauigkeit, Geschwindigkeit und Skalierbarkeit kombiniert.

Mit dem kontinuierlichen Anstieg der Integration und Komplexität von PIC-Chips bewegt sich der Test von der traditionellen "Post-Validierung" zu "Pre-Embedding".Messplattform CTP10, und PILOT-Automatisierungssoftware, um ein intelligentes Prüfsystem zu entwickeln, das Wafer an Systeme verbindet und eine hochpräzise Kopplung, Mehrkanalparallelität, KI-gestützte Analyse ermöglicht,und datenbasierte Entscheidungsfindung, die den Übergang von PIC-Chips aus dem Labor zu groß angelegten Anwendungen beschleunigt.Tests entwickeln sich von einem Hilfsmittel zu einer zentralen Kraft, die die Optimierung von Photon-Herstellungsprozessen und die Zusammenarbeit der Industrie vorantreibt.