硅光子的激光集成 — 四条技术路线图解

核心问题:激光器(会发光的 III-V)怎么和不发光的硅芯片结合?光怎么进波导?  |  Sivers 在哪条路
InP/III-V 激光(发光) 硅光芯片 PIC(不发光) 波导(光的通道) 光束 光纤

第一步:先分清"光怎么进硅"——两种耦合方式

① 水平端面耦合(butt coupling)Sivers 用这个
硅光芯片 PIC 硅波导 InP 激光 刻蚀腔面·倒装焊 光水平从腔面直接对接进波导(同一平面)
激光侧面水平射光,腔面正对波导端面,光一直在平面内走。靠刻蚀腔面做到 ±5nm/<500nm 被动对准。效率高、适合大功率(~40mW入波导,~1.5dB损耗)。
② 垂直光栅耦合(grating)你原以为的那种
硅光芯片 PIC 光栅 激光/光纤 光从上方垂直打下,被光栅拐成水平
光从垂直方向打到芯片表面的光栅,再被拐进波导——这才是"朝下打到晶圆"。对准容差大、好测试,但损耗高、功率受限,Sivers 量产不走这条。

第二步:四条"激光在哪做 / 怎么和硅结合"的路线

① 混合集成·分立贴装Sivers
硅光芯片 PIC（单独做） InP 激光 单独在 InP 上做好 做好的激光 → 倒装焊贴上 → 水平对接
激光归激光、硅归硅:用最好的原生 InP 单独做激光,测好后再精密贴到硅光上。
✓ 激光性能最强·可做多波长阵列·可先测好坏
✗ 贴装对准贵·上量难·非单片
代表:Sivers(刻蚀腔面 flip-chip)、X-FAB/SMART(微转印)
② 异质集成·晶圆键合Intel / Scintil
硅晶圆（300mm） III-V 键合层→做出激光 把 III-V 贴到硅上,再在硅晶圆上"长"出激光
把未加工的 III-V 键合到硅上,再在硅工艺里做出激光,激光和硅"长在一起"。
✓ 晶圆级·密集·DWDM友好·代工兼容
✗ 键合良率难·SOI散热差·性能略打折
代表:Intel(已出货数百万)、Scintil+Tower
③ 单片·硅上直接生长Quintessent
硅晶圆 量子点激光（直接外延生长） III-V 量子点直接在硅上"种"出来,无键合
把发光的量子点直接长在硅上,激光"原生"在硅里,无需键合或贴装。
✓ 真单片·成本/密度潜力最高·散热好
✗ 晶格失配缺陷·性能/良率低·还很早期
代表:Quintessent+Tower、UCSB 等(研究/试点)
④ 外置激光源 ELS·光纤馈入Sivers 也供货
激光（封装外） 散热/维护独立 光纤送光 硅光芯片 PIC 激光放封装外,用光纤把光送进芯片(CPO 常用)
激光完全在封装外面,用光纤把光送进硅光芯片。芯片上没有激光发热,最省心。
✓ 芯片最简单·激光散热/可靠性最好·模块化
✗ 光纤连接复杂/贵·传输损耗·不够集成
代表:CPO 生态(NVIDIA 等)、Sivers+O-Net/POET
📌 一句话看懂区别:核心分歧是"激光在哪做"——①④ 派(含 Sivers):激光单独做、性能最好,再想办法接到硅上;②③ 派:把激光做进/长进硅里,换取晶圆级集成。Sivers 押的是 ①(分立贴装+刻蚀腔面+水平对接)和 ④(外置激光源),不碰 ②③。两条大方向目前并行竞争,胜负未定。
图为示意,几何为说明用途;数据来源:imec/Sivers 技术资料、Intel/Scintil/Quintessent 公告(2021–2026,经 Smart Search 检索整理)。生成于 2026-05-31。