OFC 2025：薄膜铌酸锂的产业化讨论

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OFC 2025：薄膜铌酸锂的产业化讨论

该论坛围绕薄膜铌酸锂（TFLN）技术在光通信领域的应用与发展展开，来自Ciena、新易盛、富士通、光库、AFR的代表分别从客户需求、技术研发、产品商业化等角度进行阐述，并在最后进行了问答环节，探讨了TFLN技术的现状、挑战与未来前景。

1. Ciena

◆ 调制器技术历程

Ciena长期致力于相干调制解调器研发，早期（2009年前）采用体材料铌酸锂调制器，后逐步引入InP和硅光子调制器。

◆ 现有调制器问题

当前相干调制器存在光学损耗大（包括插入损耗和调制损耗，受RF电压驱动能力及带宽限制）、成本高（常为调制解调器中最昂贵组件）、供应难以满足容量增长需求等问题。

◆ 薄膜铌酸锂的优势与应用机会

薄膜铌酸锂有望降低整体损耗5 - 10 dB，具有宽光学带宽（可覆盖C波段甚至更宽）、良好信号完整性（涉及消光比、串扰、啁啾等参数）等优势。

在应用方面，可用于200 Gbaud modem，通过替换现有相干驱动调制器组件，增强供应链、降低成本和保障供应安全；也适用于1.6 Tbps相干可插拔光模块，如2×800g LR的Osfp形式以及未来1.6 t单载波标准场景。目前已测试部分供应商的Cdm，带宽表现出色，但在与现有技术性能匹配上仍需改进。

2. Eoptolink

◆ 项目启动背景

2020年因客户分享《Nature》杂志上的论文，对薄膜铌酸锂产生兴趣，当时公司开发800G收发器，关注降低功耗，而薄膜铌酸锂的低驱动电压和低插入损耗特性契合需求。

◆ 项目成果

2020年与Arista、Eoptolink、Hyperlight合作开展项目，目标是开发800 G DR8模块。2022年在OFC展示首个基于薄膜铌酸锂的800 G DR8收发器(13.5W)，验证了产品可行性、制造工艺、调制器高带宽和低插入损耗。当前展示了1.6 T收发器（同样基于薄膜铌酸锂，功耗25W），并对200 g/λ模块进行测试，差分驱动略优于单端驱动(TDECQ较低)，技术已相对成熟。

◆ 市场接受情况

在800G IMDD收发器市场，薄膜铌酸锂虽已推出，但因技术新、需市场教育、供应链成熟度等问题未被广泛采用。在1.6 T市场，硅光子学可满足带宽需求，而薄膜铌酸锂技术已确立，供应链成熟且有可靠性数据，客户开始对其感兴趣并进行测试，预计将从1.6 T市场小份额应用起步，逐步向3.2 T发展，类似特斯拉高端汽车的市场切入路径。

3. Furukawa Fiber Optical Components

◆ TFLN技术发展

为应对市场对更小、集成驱动调制器的需求，开发TFLN调制器。展示的相干驱动调制器（CDM）尺寸减少超60%且实现驱动集成，其插入损耗和响应性能可支持130或140 GB，并已确认相干调制功能。

◆ 新组装技术与产品应用

建立TFLN PIC on PCB组装技术，通过直接在PCB上COB TFLN pic，可消除FPC或BGA、陶瓷或不锈钢气密封装，无需tec，实现高带宽操作、高集成度、低成本和低功耗，该技术可实现收发器内的板载光学。

已将此技术应用于800g CFP2 DCO收发器，产品已开始量产发货，适用于1000公里以上的城域和长途网络，与现有400g Cfp2 DCO完全兼容。

◆ 未来展望

将PIC on PCB视为第一步，未来展望异构集成技术，通过与硅光子学的异构集成，可实现与多种无源组件（如ssc、psr和pbc、90度光hybrid、mPD和Rf pd）的集成，认为该技术对下一代1.6 T zr及zr＋产品有前景，目前正在测量发射和接收集成pic，预计今年展示结果。

4. AFR

◆ TFLN技术优势与应用机会

TFLN具有高带宽、低驱动电压、低插入损耗优势。在数据中心、AI集群、Hpc、相干通信（如Cdm、Cosa）、RoF（凭借材料高线性，可用于5G、6G信号传输至塔顶及天线扩展应用）等领域有应用潜力，在Lidar和量子计算等新兴领域也有人研究。

公司推出了PAM 4（100g和400g per channel两代产品）、相干（96 Gbaud Cdm和130 Gbaud Cdm两代产品）、模拟RoF（可将RF信号带宽提升至70 GHz及以上）三类产品。

◆ 商业化挑战与应对策略

面临材料质量和均匀性（影响大规模生产时的测试和筛选成本）、集成与封装（需与其他材料集成以获取激光器和接收器）、成本效益（制造良率需满足大规模生产，期望达到与体材料制造类似的98%良率）、生产规模扩大和自动化（自动化设备需定制）等挑战。

应对策略包括改进性能和功能集成（应用导向设计，平衡不同应用的参数）、与DSP和DRV协同设计、进行混合集成（实现激光器和接收器同片集成，开发独特器件如comb lasers、微环调制器以减小尺寸）以及加强行业合作，推动技术成熟和应用拓展。

5. Hyperlight公司

◆ 技术优势与成果

薄膜铌酸锂适用于高波特率应用，公司展示的DR8调制器设计用于低电压摆幅，可直接由Dsp驱动，有版本带宽达140 GHz（3 dB），DR8支持单激光器1分8工作。

与McGill University、Ciena合作实验，实现450 Gbps传输速率，验证了技术性能。

建立了TFLN Chiplet平台，拥有6英寸和8英寸生产线，6英寸生产线已全面合格运行，8英寸生产线处于试点阶段，通过多供应商、地理多样性保障供应链稳定，确保技术可靠性和高性能，满足系统集成需求。

◆ 未来展望

虽技术已为高波特率应用做好准备，但仍需深化供应链合作、扩大设计工作，推动技术在更多领域的应用和发展。

6. 问答环节

◆ 技术挑战与认知

专家们认为主要挑战包括消除对薄膜铌酸锂在尺寸、可制造性、可靠性等方面的误解，开发更多铌酸锂的晶圆厂，获得终端客户对技术的认可，以及把握好技术推广的时机。 ◆ 微转印与异质键合

认为两种技术在不同阶段都有应用可能，微转移印刷从成本和大规模生产时间角度看是异构集成的理想技术，但初期大规模生产可先采用晶圆键合这种稳健技术，未来再考虑微转移印刷或芯片键合降低成本。

◆ 单端与差分驱动

目前DR8芯片有单端和差分版本，相干芯片多为单端，都未出现串扰问题。从降低功耗、直接由CMOS驱动角度，差分驱动更具优势。

◆ 最大耐受功率

TFLN能承受较高功率，如测试测量设备中5瓦连续波功率通过时，调制器本身无问题，限制可能来自环氧树脂和边缘耦合器等。

◆ 尺寸问题与CPO

针对BTO与铌酸锂尺寸和集成度比较问题，认为薄膜铌酸锂调制器尺寸可做到很小，VπL值与硅光子学相似甚至更小，当前因低损耗和低电压需求设计尺寸稍大，但有很大缩小空间，可通过垂直堆叠实现高集成度，满足共封装光学需求。

◆ 市场时间预测

预计明年将出现基于400G IMDD的首个收发器模块，1.6 T市场薄膜铌酸锂开始获得部分市场份额，未来将逐步增长，随着技术发展和市场接受度提高，有望在光通信领域得到更广泛应用。

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