產業洞察
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矽光子 PIC vs. VCSEL 架構 PIC

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6-4隨著 AI 資料中心規模持續擴大,光學互連 (Optical Interconnects) 架構的重要性日益凸顯。目前業界主要考量兩大技術路徑:矽光子積體光路 (SiPh PIC)VCSEL 架構積體光路 (VCSEL-based PIC)。雖然兩者皆致力於實現高頻寬光通訊,但在系統複雜度與可製造性上則有顯著差異。

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矽光子積體光路 (SiPh PIC) 系統通常仰賴「光柵耦合 (Grating Coupling)」或「邊緣耦合 (Edge Coupling)」將雷射光射入矽光導波路中。

  • 光柵耦合器 (Grating Couplers): 透過表面圖案化結構,將光線由上方直接導入導波路。然而,此方式受限於中等的耦合效率(通常僅約 55%),且需特定的偏振態與精確的傾斜入射對位。此外,光柵結構本質上限制了多波長的靈活性,使得波長擴展 (Wavelength Scaling) 變得更為複雜。

邊緣耦合透過雷射與錐形矽波導 (Tapered Silicon Waveguide) 邊緣直接對位,改善了部分技術限制。此設計支援波長分波多工 (WDM) 並降低了偏振敏感度。

然而,光纖陣列耦合所需的對位容差 (Alignment Tolerance) 極其嚴苛,通常需達到次微米級精度。這類要求顯著提升了封裝複雜度,並阻礙了大規模量產的可行性。

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相較之下,基於 VCSEL 的 PIC 架構提供了更直接且具量產性的光學路徑。RVi 的 Rite-VCSEL 具備僅約 20 μm 的薄型結構與精巧體積,支援精準巨量轉移至覆晶封裝 (Flip-chip) 上。其光學耦合採用簡潔的「雷射-透鏡-光纖」配置,大幅降低了結構複雜度。

由於 VCSEL 系統能有效搭配多模光纖 (MMF) 運作,對位容差 (Alignment Tolerance) 顯著放寬,可利用成熟的光學組件實現規模化生產。此外,透過微型鍍膜稜鏡即可實現粗波長分波多工 (CWDM),在發送端將多種波長整合至單一多模光纖,並在接收端輕鬆進行分離。

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針對追求規模擴張的 AI 資料中心,頻寬密度、可製造性與部署效率同樣至關重要。VCSEL 架構 PIC 方案在這些維度間取得了絕佳平衡。透過成熟的製造生態系與更具彈性的對位要求,此架構能為次世代 AI 基礎建設提供兼具實用性與擴展性的解決方案。

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