Corning用于102.4T CPO交换机的玻璃基板方案

简单看看今年Corning报道的玻璃基板CPO方案进展，Corning大概在20年左右提出来这个方案，主要是通过他们独有的玻璃技术，将光互连和电互连集成在玻璃中，通过离子交换（IOX）波导和薄膜金属化实现，支持硅光子倒装芯片直接组装到玻璃基板，实现低成本组装和低损耗光纤连接，支撑CPO及Chiplet CPO，目标直接瞄准102.4T的交换机。

核心技术主要包括：

◆带玻璃通孔TGV的玻璃基板：

热稳定性好，机械应力小，表面平整度高可以加工出精细的金属导线RDL和micro bump。目前可以实现10/10um 的铜线/间距，此时对应的最大Cavity深度可以到140um，支持多层RDL。假如RDL层数比较少，Cavity深度不用那么大的话(＜50um)，可以实现5um的Cu线宽间距。TGV的开窗宽度100um，最窄的地方为45um，pitch可以做到150um。

◆ 低损耗石英波导：

实现宽带、低损耗、高密度PIC与光纤的光学连接和扇出，将pic和光纤物理上解耦。低折射率差的波导可以实现仅有0.3dB的单模光纤耦合损耗，端面用激光切割，可以保证光滑度。波导的传输损耗＜0.1dB/cm，波导的pitch可以做到50um。

◆ Flip chip倒贴PIC芯片：

将硅光芯片上的氮化硅耦合器与玻璃波导通过倒贴进行倏逝波耦合，具有低插损、大带宽、大容差的特性，C波段与SiN波导的倏逝波耦合损耗＜1dB，O 波段的没给数据。

◆ 扁平的光纤连接器：

基于MPO16光纤插芯设计，含多个组件，通过无源对准和机械弹簧结构实现连接，高度仅有4.4mm、宽度7.5mm，在102.4Tb/s FR4光接口应用中，平均连接器损耗0.72dB，分解为0.42dB的连接器损耗和0.3dB的光纤/波导耦合损耗。整体结构没有塑料receptacle，所以经得住高温焊点回流。

玻璃基板的设计方案加工

基于3.2T CPO模块相关标准，将16个6.4Tb/s光收发器芯片均匀分布在25mm×25mm交换芯片四周，通过IOX玻璃波导将16光纤连接器和硅光芯片连接，基板尺寸为50×50mm，一块150mm(6寸)的玻璃晶圆上可以切割出4个玻璃封装基板。

加工步骤上，先进行Ag离子交换形成弱束缚扩散波导，再开一个22um深的Cavity用于单层金属走线RDL。最后再加工Trench结构以及做激光端面切割形成光纤连接器Receptacle。

整体方案设计上会包含5层正面RDL和一层背面RDL以及TGV，支持224G信号传输以及1000W的功率。当前先做了一块单层RDL的测试基板，有18821个焊盘用来给asic芯片bonding，每个pic给了800个焊盘来倒贴。不过目前先只用了无源的氮化硅波导loop来验证耦合插损，通了一个可见光。还没有光电链路的演示。SC24上Ayar Labs和他们的联合演示看起来也还只是用到光学部分的连接。