数据统计显示，硅基光电子集成的耦合封装测试成本占总成本的80%，耦合的相关损耗占据了芯片总损耗的一半左右，可以说，高效低成本的封装测试技术是硅基光电子芯片取得低成本竞争力的核心技术。对于硅基光电子来说，一方面其测试具备特殊性，需要专门开发专用的测试方法，另一方面其耦合封装相对难度较大，主要包含半导体激光器耦合封装、光纤耦合封装、高速射频电路设计、高速wire-bonding及flip-chip等。目前硅光芯片封测总体上处于标准不统一，定制化较高，自动化不够的状态。

一、概述

针对硅光芯片参数测试和光电封装的特殊性，联合微电子中心（CUMEC）搭建了全流程硅基光电子封装测试平台，具备晶圆级测试、高精度扫谱测试、低损耗光学封装、高带宽电学封装等封测能力，并在2021年全面进行能力升级。新封测实验室于2021年正式投入使用，净化等级分为1万级和10万级，具备批量化封装测试能力。

二、测试平台介绍

1.参数测试能力

该平台具备硅光全流程封装测试所需的全部硬件设备，在光域测试方面具备10kHz窄线宽扫谱测试、600nm-1700nm谱宽及±0.04nm的光谱测试精度能力；在时域测试方面，支持64GBaud符号率眼图测试；在频域测试方面，支持10MHz-67GHz频率范围带宽测试。

2.晶圆级测试能力

针对良品率快速筛选的晶圆级测试及数据快速处理需求，自主开发了硅光晶圆级可视化测试方法及软件，具有彩色等高平面图可视化界面能力。支持8寸和12寸晶圆级测试，单点测试时间≤5s，支持多种PCM版图测试。

三、封装平台介绍

CUMEC在界内率先发布《硅基光电子芯片封装设计规则》（可在service.cumec.cn网站下载），对外提供全方位硅光芯片封装服务。

1.基本光学封装

针对硅光芯片的基本光学封装，一般包括光纤/光栅垂直封装、光纤/光栅水平封装、光纤/端面封装三种形式，其主要指标如下：

光纤/光栅垂直封装额外损耗≤0.2dB/facet；

光纤/光栅水平封装额外封装≤1.0dB/facet；

光纤/端面封装额外损耗≤0.2dB/facet@MFD10.0μm。

2.高密度封装

高密度封装包括光接口的高密度封装和电接口的高密度封装两个方面。CUMEC可实现通道间隔≤40μm的高密度光接口封装和引脚数≤512的直流电接口封装。

3.小模场端面封装

使用转接板方案可实现芯片模场转换的目标，可实现低损耗的多通道小模场（MFD@3.5μm）端面耦合器的光学封装。CUMEC的CSi180Al/CSi130Cu工艺制备的端面耦合器与小模场FA耦合封装总损耗≤1.5dB/facet，通道均一性≤0.3dB。

4.射频封装

在射频封装方面，可提供指标为15~25GHz@40GHz的封装服务。如图为使用CUMEC的CSi180Al/CSi130Cu工艺制备的硅基调制器裸芯片，经过模块化封装后，实际测试模块带宽>20GHz，NRZ眼图50Gbps。

5.贴片封装

使用基于图像识别的高精度贴片设备，针对定制化物料可实现精度±2.0μm的贴装，并支持紫外固化封装及400℃以下的共晶焊。

四、标准化多通道电调谐模块

随着芯片集成规模的增大，多通道高精度的片上电调谐日显困难和重要。硅光芯片电调谐模块是一款多通道、高精度电压输出控系统，能同时输出高达512路、每路电压超过10V的高精度电源。CUMEC根据应用场景不同提供G、H、MG、MH等多个系列标准化产品。

五、总结

CUMEC硅基光电子封装测试平台自2019年正式开放对外封装测试服务以来，已服务了60多家客户，获得行业广泛认可，推动了硅光封装相关标准的建立。该平台配置有完善的各类测试设备及系统，可对硅光芯片各器件进行全面的性能表征，且具备芯片级和晶圆级自动测试能力。在封装方面，可进行高性能的光学和电学封装，具备为用户提供定制化封装解决方案的能力。