薄膜铌酸锂调制器芯片突破原有瓶颈,具有性能高、尺寸小、成本低的特性,有望成为高速光互联新宠。新一代薄膜铌酸锂调制器芯片技术将解决尺寸大不利于集成的问题。铌酸锂材料通过新 型微纳工艺,在硅基衬底上蒸镀二氧化硅(SiO2)层,将铌酸锂衬底高温键合构造出解理面,最 后剥离出铌酸锂薄膜。该工艺下制备出的薄膜铌酸锂调制器芯片具有高性能、低成本、小尺寸、 可批量化生产且与 CMOS 工艺兼容等优点,是未来高速光互连极具竞争力的解决方案。
薄膜铌酸锂调制器芯片的关键制备技术为铌酸锂薄膜的图形化。铌酸锂单晶薄膜相对较硬,组分特殊,难以刻蚀。目前已公开的铌酸锂薄膜图形化技术路线中,主要包括电子束光刻(EBL)+干
法刻蚀/湿法刻蚀、紫外+干法刻蚀、DUV+干法刻蚀四种。其中,相对于湿法刻蚀,干法刻蚀对
薄膜铌酸锂的形貌和刻蚀速率的可控性更高,运用 EBL+干法刻蚀的路线能够充分发挥电子束光
刻加工精度高、版图设计灵活、无需掩膜版直接曝光等优点。
薄膜铌酸锂技术壁垒高,行业先发优势或成卡位关键。电信级铌酸锂高速调制器芯片产品设计难度大,工艺非常复杂。根据智研咨询数据,全球主要批量供货体材料铌酸锂调制器的企业为富士通、住友和光库科技三家。而薄膜铌酸锂在此基础上通过上下分布二氧化硅压缩光斑,拉近电极
的距离,提高电场、射频带宽,技术壁垒再上一个台阶。目前在薄膜铌酸锂领域已有布局的厂商
或可保持先发优势,深度收益于超高速率电光调制器需求提升。
薄膜铌酸锂调制器产业链有望借势打开局面,福晶科技、光库科技等厂商具备关键核心能力。福晶科技是全球非线性光学晶体龙头,开展独立自主研发,能够提供各种规格高质量的铌酸锂晶体,
相关产品已成功推向 Lumentum 等光器件厂商。光库科技在 2019 年收购 Lumentum 的铌酸锂高
速率调制器生产线进入该领域,掌握了包括芯片设计、芯片制程、封装和测试等核心技术,具备
开发 800G 及以上速率的薄膜铌酸锂调制器芯片和器件的关键能力。