IFOC 2020 | 敏芯半导体王任凡：5G基站的光芯片解决方案

  ICC讯 9月7-8日，第十九届讯石研讨会(IFOC 2020)圆满举办，在《通信半导体芯片》专题，演讲嘉宾武汉敏芯半导体股份有限公司联合创始人王任凡带来了主题为《5G基站的光芯片解决方案》的精彩演讲。王总详细介绍了5G基站所需的芯片及敏芯半导体所提供的芯片产品。

  5G组网由前传、中传、回传组成。其中，5G前传会用到大量的光模块，现下需要解决主干和光纤配线不足的问题，同时兼顾运营和时延。目前各运营商之间有相应的方案，现存的方案分别有光纤直连—灰光/BIDI方案、无源WDM—彩光、有源WDM—可调谐波长、半有源WDM-MWDM/LAN WDM—12波。针对以上方案所对应的不同光芯片需求，敏芯半导体相对应地提供了不同的解决方案。

  2020年运营商集采火热，根据中国移动广东公司2020年无源波分复用设备公开招标项目合计，分别需要25G彩光光模块23万支，10G彩光模块28万支。10G彩光模块6波波长为1270nm～1370nm，12波波长为1270nm~1370nm + 1470nm~1570nm。为了顺应运营商和光模块厂商对5G芯片的需求，敏芯半导体自成立以来就专注于5G芯片的研发与量产，为5G组网所需的光芯片产品做了充分准备，推出了高可靠性的前沿产品。

  5G 前传光芯片 - 10G DFB

  D10xx-x0-xxx 系列是10Gbps单模边发射DFB激光器，可应用于10Gb/s传输速率 。 该 系 列 采 用AlGaInAs多量子阱结构设计，脊波导工艺，具有低阈值、高带宽、宽温工作等特点。芯片正表面提供8位十进制数字编码用于追溯。所有出货的芯片均须符合100%的常温及高温测试规格 。可支持扩展级( -20C ～ 85C ) 温 度 范 围 应 用 条 件 ， 可支持1270nm～1610nm共18波长通道。

  5G 前传光芯片 - 16G DFB

  D1631-x0-xxx 系列是1310nm 16Gbps单模边发射DFB激光器，可应用于25Gb/s传输速率。该系列采用AlGaInAs多量子阱结构设计，脊波导工艺，具有低阈值、高带宽、宽温工作等特点。芯片正表面提供8位十进制数字编码用于追溯。所有出货的芯片均须符合100%的常温及高温测试规格。带宽规格在16GHz以上，可支持工业级应用条件。

  5G 前传光芯片 - 25G CWDM DFB

  D25xx-x0-xxx 系列是25Gbps单模边发射DFB激光器 ， 可应用于25Gb/s传输速率。该 系列采用AlGaInAs多量子阱结构设计，脊波导工艺，具有低阈值、高带宽、宽温工作等特点。芯片正表面提供8位十进制数字编码用于追溯。所有出货的芯片均须符合100%的常温及高温测试规格。可支持扩展级(-20℃～85℃)温度范围应用条件。

  敏芯半导体参与了中国移动和中国电信制定标准过程，在过去一年多的时间里，公司花了大量的精力研发生产中国移动、中国电信的所需的系列芯片。王总在会议现场展示波长为1310nm、1350nm、1370nm的25G CWDM DFB光芯片在-40℃ 、25℃、 85℃下的眼图，结果十分优秀。

  2019年9月的讯石研讨会上，中国移动李晗博士提出了5G前传MWDM的方案，同年年底，敏芯半导体就推出与之匹配的12波长通道的D25xx-x0-xxx 系列芯片，即25Gbps单模边发射DFB激光器，可应用于25Gb/s传输速率。该系列采用AlGaInAs多量子阱结构设计，脊波导工艺，具有低阈值、高带宽、宽温工作等特点。芯片正表面提供8位十进制数字编码用于追溯。所有出货的芯片均须符合100%的常温及高温测试规格。支持波长1269nm/1273nm/1289nm/1293nm/1309nm/1313nm/1329nm/1333nm/1349nm/1353nm/1369nm/1373nm 共 12个波长通道。该芯片在55℃条件下波长分布测试以及55℃的条件下测试的几个通道的眼图均满足规范要求。

  中国电信推出的LWDM的方案，敏芯半导体也有匹配的D25xx-x0-xxx 系列芯片，即 25Gbps单模边发射DFB激光器 ， 可应用于25Gb/s传输速率。 该系列采用AlGaInAs多量子阱结构设计，脊波导工艺，具有低阈值、高带宽、宽温工作等特点。芯片正表面提供8位十进制数字编码用于追溯。所有出货的芯片均须符合100%的常温及高温测试规格，支持所有12个波长通道。

  运营商间不同的方案中主要是波长趋势的区别，影响波长的因素：

  光栅周期

  MQW PL

  MQW 应变

  脊宽/有源区 宽度

  目前，主流光栅制作技术如EBL，其制作的光栅波长精度为±1-1.5nm，CWDM商业级和MWDM芯片由于对波长范围要求较宽，因此不存在波长偏离导致低良率问题，而LWDM对波长的要求是±1nm以内，可能会由于为波长问题导致良率降低。25G DFB的可靠性是芯片商最关注且最难攻克的问题，芯片的材料生长、界面、端面、电极、封装等环节都可能导致芯片失效，敏芯半导体反复试验，不断分析和总结可能会导致芯片失效的因素并针对性地加以改进。在芯片出货前，公司制定严格的芯片考核流程，测试各方面的参数，进行了数百次的可靠性试验，使得敏芯半导体推出的芯片完全符合设计要求和业界应用要求。

  除了激光器，敏芯半导体也推出了用于5G前传的系列探测器产品。P16xx-x0-xxx 系列是基于InGaAs/InP材料设计的GSG共面电极半导体光电探测器，可应用于25Gb/s传输速率。该产品具有高响应度，低暗电流和低电容值等特点，支持高带宽，高灵敏度的接收器件要求，同时在芯片设计上支持非气密性封装，光敏面为30um。

  在5G 中回传光芯片方面，P50xx-x0-xxx 系列是基于InGaAs/InP材料设计的GSG共面电极半导体光电探测器，可应用于25GBuad/s NRZ及50Gb/s PAM4调制信号传输。该产品具有高响应度，低暗电流和低电容值等特点，支持高带宽，高灵敏度的接收器件要求，同时在芯片设计上支持非气密性封装，光敏面为16um。

  另外，针对5G中回传方面，敏芯半导体关于25G APD的研发已经取得了一定成果，目前也推出了50G EML相关样品，带宽测试符合设计要求。

  【武汉敏芯半导体股份有限公司于2017年12月在中国光谷成立，是一家专注于光通信用激光器和探测器芯片产品，集研发、制造和销售于一体的高科技企业。作为光通信领域国内首家独立的全系列光芯片供应商，公司主营业务为2.5G/10G/25G/50G全系列激光器和探测器光芯片及封装类产品。公司以“做好每一颗光芯片，让世界爱上中国芯”为企业使命，为全球光器件和光模块厂商提供优质全系列光通信光芯片产品及技术服务。】