光子引線鍵合（Photonic Wire Bonding，簡稱PWB）是一種借鑒傳統(tǒng)金屬引線鍵合思路，但以光波導(dǎo)作為連接媒介的革命性光芯片互聯(lián)技術(shù)。它通過在光芯片之間打印三維聚合物波導(dǎo)，實現(xiàn)芯片與芯片、芯片與光纖之間的高效、靈活、高容差光耦合，為解決硅光集成等光子芯片封裝中的高精度對準難題提供了全新方案。

一、技術(shù)原理與工藝流程

PWB技術(shù)的核心原理是利用飛秒激光雙光子聚合效應(yīng)。通過控制高能量的脈沖光束，使光刻膠在特定位置發(fā)生多光子聚合反應(yīng)，形成三維聚合物波導(dǎo)，起到光連接的作用。其工藝流程清晰可控：

芯片放置：將需要互聯(lián)的不同光芯片放置在同一基片上，基片可設(shè)計形狀以補償芯片間的高度差。

涂膠與清洗：清洗芯片表面，并在需要互聯(lián)的區(qū)域沉積光刻膠。

曝光成型：基于機器視覺識別標記，使用飛秒激光在光刻膠內(nèi)直接寫入設(shè)計的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。波導(dǎo)形狀可根據(jù)芯片間距離、模場直徑（MFD）等參數(shù)調(diào)整，通常為彎曲的錐形（Taper）結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)模場匹配。

顯影去除：去除未曝光的光刻膠，得到固化的聚合物光波導(dǎo)。

與傳統(tǒng)金屬引線鍵合相比，PWB的“線”是光透明的聚合物波導(dǎo)，能引導(dǎo)光信號傳輸，避免了電互聯(lián)中的電阻、電容、電感等寄生效應(yīng)，極大提升了信號傳輸速率和帶寬。

 

二、技術(shù)優(yōu)勢與性能表現(xiàn)

PWB技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在三個方面：

高容差與簡化封裝：PWB波導(dǎo)具有較大的模場，能有效容忍芯片放置時的橫向和軸向偏差。研究表明，光纖與III-V激光器的耦合容差可達±30μm，極大降低了對準精度要求，簡化了封裝工藝。

低耦合損耗：通過優(yōu)化波導(dǎo)設(shè)計，可以實現(xiàn)優(yōu)異的耦合性能。例如，激光器與硅波導(dǎo)間的插入損耗可達-0.4dB；單模光纖與硅波導(dǎo)間的插損約為-4dB（主要源于光纖與波導(dǎo)的偏差）。

設(shè)計自由度與靈活性：PWB波導(dǎo)可設(shè)計成任意三維形狀，靈活適應(yīng)不同芯片布局和高度差，解決了傳統(tǒng)耦合方案中透鏡、棱鏡等光學(xué)元件帶來的復(fù)雜性。