硅光晶元新突破：SiFotonics推出應用於100G/400G的56GHz高靈敏度Ge/Si APD

導讀：

SiFotonics正式宣布成功開發新一代硅光波導型高靈敏度雪崩探測器 (APD) 晶元WA6001，該晶元成功實現了低暗電流 (10nA)，高響應度(0.6A/W，包含了波導耦合損耗)和3-dB帶寬56GHz，高性能APD方案將助力400GbE數據中心和5G無線應用的加速到來。

ICCSZ訊 在對高速硅光晶元研發持續大量投入的基礎上, SiFotonics正式宣布成功開發新一代硅光波導型高靈敏度雪崩探測器 (APD) 晶元WA6001，該晶元成功實現了低暗電流 (10nA)，高響應度(0.6A/W，包含了波導耦合損耗)和3-dB帶寬56GHz，高性能APD方案將助力400GbE數據中心和5G無線應用的加速到來。

為應對無人駕駛、VR/AR、智慧城市、智慧家庭、物聯網等新興業務對數據中心和無線通信的龐大帶寬訴求，IEEE 400G標準和相關MSA (400GBASE-DR4, 400GBASE-FR4, 100GBASE-LR) 陸續在過去一兩個月中正式頒布。這些標準都採用了相對複雜的PAM4調製，這對系統鏈路中的功率預算有著更高的要求。56GHz波導型Ge/Si APD WA6001(圖1)的成功研製，標誌著可以在保證現有光纖鏈路不改變的情況下，彌補更複雜調製帶來的功率損失。

圖1. 56GHz波導型Ge/Si APD(測試中)

WA6001的研發是基於SiFotonics專屬的CMOS硅光生產線，採用特有的鍺硅材料生長設備和技術，該晶元克服了一系列硅光技術難題(如硅基上純鍺材料外延生長、Ge/Si器件暗電流問題、Ge/Si APD與無源波導集成問題等)，是SiFotonics在高速Ge/Si APD領域持續投入帶來的突破。

如下圖2 WA6001的S21測試結果所示，其3-dB帶寬在不同APD增益下分別達到了：56GHz(增益為1.8時)，48GHz(增益為3.5時)，42GHz(增益為6時)，36GHz(增益為10時)。該結果遠遠超過以往所有報道過的APD的性能，是目前硅光晶元達到的新高度。

圖2. 56GHz波導型Ge/Si APD在不同APD增益下的S21曲線

SiFotonics 的研發副總黃夢園表示：「我們過去十年一直專註於高速Ge/Si APD的設計和開發，是因為始終堅信硅材料是最好的高速雪崩二極體材料。我們開發的10G Ge/Si APD達到了以往III-V族APD的性能;25G Ge/Si APD性能超越了III-V APD;這次推出的56G Ge/Si APD繼續書寫硅光器件可以達到的高度，WA6001的成功研製也是材料物理學的完美演繹。」

SiFotonics CEO潘棟博士表示：「通過選取合適的增益和帶寬，這款APD可以有效滿足單波長100G和4x100G PAM4應用中光傳輸的鏈路預算和帶寬需求。波導結構高靈敏度APD的實現，使得硅光集成的收發解決方案在400G數據中心和5G應用上顯示出強大的競爭力。這款晶元的推出，代表著硅光技術目前令人激動的新進展。我們會很快推出面向數據中心應用的400G集成收發晶元和1200G硅光相干收發晶元。」

關於SiFotonics

SiFotonics Technologies是國際硅光子器件與集成技術的開創者與領導者，為客戶設計、製造和提供下一代高速光電集成解決方案。自2006年以來，公司一直致力於硅光子技術的研發與產品化，與CMOS Foundry合作開發專屬硅光產線。SiFotonics已實現鍺硅光電探測器 (Ge/Si PIN)、鍺硅雪崩光電探測器 (Ge/Si APD) 等產品的量產化，現已向市場全面推出10G/25G/56G PIN和APD晶元及其陣列，覆蓋波長範圍850nm~1577nm。目前該產線也已完成硅光子集成技術的相關工藝調試，並成功試產高性能100G相干接收機晶元CR4Q01。

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