跳转到正文

把光放上晶圆的硅光子工艺工程师

负责把波导与调制器和晶体管做在同一片晶圆上的单位工艺工程师。原本只看膜厚和线宽的管制图,如今多了波导损耗与工作波长这一行。

1 分钟阅读
本页内容

光走上晶圆之后腾出来的位置

2026年8月31日,SEMI与硅光子联盟在SEMICON Taiwan合办的国际论坛上,担任主席的台积电先进封装技术主管表示,光收发器的底层架构已经改变,硅光子成为主流形态。他预计2027年其市占率将超过50%,并把共同封装光学(CPO)视为硅光子最终走向的形态。同场公布的数字显示,光收发器营收在2025年同比增长25%,2026年预计再增长50%。100G以上的高速区间在2024年翻了一倍,2025年又增长60%(工商时报)。

站在晶圆厂里看,变化很直接。过去做在晶圆上的是处理电子的器件,现在同一片晶圆还要做出波导、调制器和光栅耦合器这类光器件。硅光子工艺工程师负责的,就是制造这些光器件的单位工艺。

四家晶圆代工在同一年站上同一条线

台积电已把名为COUPE的硅光子整合平台推进量产阶段,用SoIC把电子芯片与光芯片做三维堆叠,再与CoWoS封装衔接。联电从新加坡12英寸厂交付了首批量产硅光子晶圆,自有的12英寸平台目标定在2027年,并与SILITH Technology共同开发每通道400G的纯硅光子方案。格芯在2025年收购新加坡的Advanced Micro Foundry,并入其Fotonix平台以支撑共同封装光学。高塔半导体则把新潟县新井厂转为12英寸硅光子与先进封装平台,同时扩充富山县鱼津第7厂,量产目标定在2027年第四季度(TrendForce)。

存储厂商则从另一侧切入。三星电子推出基于300mm工艺的硅光子代工平台,先从光子集成电路做起,调制器做到每通道224Gbps,四通道即800Gbps,八通道即1.6Tbps。其路线图是2027年推出光引擎、2028年混合铜键合、2029年提供交钥匙的CPO服务,并强调HBM、代工、封装与硅光子都在同一家公司内。不过英特尔与意法半导体更早就在生产光子集成电路,早期客户能拿下多少仍待观察(TheElec)。

管制图上多出来的一行光学参数

工艺工程师原本盯着的是膜厚、线宽和缺陷,现在旁边多了光学量。

  • 波导损耗:刻蚀侧壁的粗糙度会直接变成信号衰减。线边缘粗糙度不再体现为良率,而是体现为光的强弱。
  • 耦合效率:光栅耦合器与端面耦合器的对准窗口非常窄,光刻套刻误差会直接变成耦合损耗。
  • 调制器特性:消光比、插入损耗与带宽,掺杂分布和电极形状直接作用在这几项上。
  • 热稳定性:硅的折射率随温度变化,采用环形谐振腔的结构会因升温而使工作波长漂移。
  • 键合精度:电子芯片与光芯片堆叠时的对准精度,越靠近CPO,这一项的权重越大。

量测方式也随之改变。用光探针在晶圆上扫描波长,把得到的光谱放上管制图。看晶圆面内工作波长的漂移分布,反推是哪一道工序的膜厚出了偏差,这是这个岗位的日常。

从电子工艺跨到光工艺的路径

入口有三条。一是在晶圆厂负责刻蚀或薄膜模块的工艺工程师,二是光学或光电子专业出身的人,三是在光模块厂做过组装与测试的人。第一条最常见,单位工艺的直觉可以整套沿用,需要新学的只是光学那套语言。而从光模块的组装测试转过来的人,对耦合与封装环节的手感往往更快派上用场。

要补的知识是波导理论、耦合模理论和半导体光调制原理。本科高年级或研究生一个学期的光电子课程,就足以在现场把话说清楚。工具是光学仿真器和光器件版图设计环境,进了产线还要加上晶圆级光学量测设备。

也有还没定下来的事。CPO以多快的速度替代可插拔光模块、标准封装形态最后落在哪一种、光学对准工序由晶圆厂还是封装厂承担,各家公司的做法都不一样。

学生现在就能动手的,是用开源的光子设计工具画一条波导,丢进仿真器跑一次。损耗如何随长度累积、弯曲半径收紧到哪里光会开始泄漏,跑这一次就都看得到。

标签

#semiconductor-process-engineer #silicon-photonics #co-packaged-optics #advanced-packaging

准备好开始了吗?

上面的那些人也和你一样从零开始。今天就选一件事开始做吧!

找到感兴趣的职业了吗?

比较适合的性格、教育背景和入行要求,再决定下一步。

与其他职业对比