过去，高速互联技术的演进路径相对可预测，架构和带宽呈稳步增长趋势。如今，AI时代来临，AI数据中心的发展迫使整个互联系统迎来巨大变革。随着XPU、AI专用芯片、HBM以及交换芯片的带宽需求持续快速上升，关键问题不再仅仅是集群有多少张算力卡、芯片是否足够快，而是数据能否以合理功耗满足高速互联需求并实时传输进出芯片。
交换芯片带宽过去十年增长超过30倍，单GPU带宽需求已经超过10 Tbps。在高带宽和高密度数据传输场景下，铜互连面临功耗、信号完整性、热管理和封装面积等挑战。随着800G、1.6T甚至更高速率光模块逐渐成为AI数据中心的基本需求，单纯依赖可插拔光模块或传统板级连接方式，越来越难满足下一代AI架构需求。光互联架构正从追求单波速率，转向带宽密度、能效比和系统集成度的多维博弈。
什么是硅光技术？
硅光技术可以认为是利用CMOS工艺或者类CMOS工艺，以硅或者硅基衬底材料作为光学介质，在硅片上实现高密度光子器件集成，实现大规模光子集成电路的一类新兴半导体工艺。
硅光（Silicon Photonics）凭借高带宽密度、兼容CMOS工艺规模化生产、低功耗等特性受到关注，并推动光互联架构从可插拔光模块迈向NPO（近封装光学）和CPO（共封装光学）。是德科技在硅光芯片设计、研发和生产阶段提供测试方案与技术支持。
硅光晶圆级实验室测试挑战与方案
硅光晶圆级测试是传统半导体测试技术与光子器件特殊需求的结合。由于引入光信号，许多传统电子测试方法无法直接适用，例如电学探针无法完成光信号耦合与测量。测试还需考虑 O to O、O to E、E to O、E+O to O 等涉及 DC、Optical、RF 不同信号域的测试，核心难点是如何高效、准确地完成光芯片晶圆测试。
实验室测试通常面临五大挑战：
1. 测试仪器带宽与可扩展性：随着单波速率向400G/Lane演进，仪表带宽要求提高，通道数也从几个增加到几十个，仪器串联和扩展复杂。
2. 波长与功率的绝对/相对精度：光子器件通常对相位和波长敏感，需要保证激光源在长时间运行后仍保持精准读数。
3. 去嵌：在67GHz甚至110GHz以上的高频射频测试中，需要通过数学模型和去嵌算法扣除电缆和探针自身的损耗及寄生效应。
4. 光纤/电探针下针与耦合：电针（DC/RF）和光纤阵列需在微米级空间内互不干扰并精准对准，同时支持多种耦合方式。
5. 自动化测试：光电一体化自动扫描需要同步控制光学、电学仪表，并对波长、偏置电压等多个参数进行扫描。
不同信号域器件的典型测试项目包括：O to O被动器件的插入损耗/偏振相关损耗；O to E光电探测器的暗电流、响应度及带宽；E to O激光二极管的L-I-V与阈值电流；E+O to O调制器的Vpi、消光比和E/O带宽。
以微环调制器（Micro-Ring Modulator，MRM）为例，它是PIC芯片的核心器件之一，具有尺寸小、功耗低、天然支持高密度片上波分复用等特点，但对工艺和温度十分敏感，需要精确表征静态和动态性能。
是德科技硅光晶圆级实验室验证测试方案包含可调谐激光器（TLS）、偏振控制器、光功率计、光开关、源测量单元（SMU），配合PathWave KS8400自动化软件，可完成器件偏置电压扫描、电热调谐控制、光谱扫描和高频调制特性表征。系统可从光谱扫描数据中提取峰值波长、自由光谱范围（FSR）、消光深度及半高宽（FWHM）等参数，并依托激光器的波长精度与长期扫描稳定性，实现皮米级精度、亚皮米级波长分辨率和高重复性测量。
硅光晶圆级量产测试挑战与方案
什么是光学晶圆允收测试（OWAT）？为什么需要OWAT？
传统光通信行业较依赖工程调校和特定工艺Know-how。当NPO/CPO逐渐走向量产，供应链需要更快的产能爬坡、更接近半导体测试节奏的制造效率，以及更严格的一致性和可靠性。
面向Scale-out应用的CPO大规模量产测试流程可分为三个阶段：PIC晶圆级测试、集成EIC-PIC结构的晶圆级测试，以及切割后裸片或芯片级别的光引擎测试。之后才进入针对先进ASIC/CPO封装的系统级测试。
CPO产品需要与先进ASIC共同封装。一旦缺陷PIC进入后续封装环节，损失可能不再只是一颗光芯片，还可能涉及价值更高的电芯片。因此测试必须“向左移（Shift Left）”，在PIC与昂贵EIC封装之前进行光学晶圆允收测试（Optical Wafer Acceptance Test，OWAT），尽早识别失效芯片，避免缺陷流入后续制程，并通过大规模晶圆测试数据及时发现工艺漂移和设备状态变化，为工艺优化与良率提升提供反馈。
SOI（绝缘体上硅）是常见硅光工艺，其硅与二氧化硅的折射率差可将光场限制在亚微米尺度硅波导中，但也使PIC对工艺偏差敏感。量产中可能出现关键尺寸偏移、刻蚀深度变化、侧壁倾角变化、膜厚非均匀性和线边粗糙度等问题，并影响有效折射率、耦合长度、谐振波长和插入损耗。OWAT可建立工艺过程与器件性能之间的持续反馈闭环。
OWAT测试面临哪些挑战？
传统EIC测试注重多工位并行、标准化夹具、自动化处理、快速校准和高吞吐量。光学测试还受到光纤、光纤阵列单元（FAU）、波导端面、耦合效率和光路损耗等因素影响。采用光栅/边缘耦合器的PIC，每次测试都需保证光纤与耦合器达到最佳耦合状态，精确控制三维定位、角度、距离和偏振态。量产OWAT系统需要同时满足高精度耦合、高重复性与一致性、全自动化和高吞吐量。
Keysight OWAT方案
是德科技与全球领先的硅光晶圆厂持续合作，推出NX5402系列硅光晶圆级测试系统解决方案。
一站式光电测试平台：NX5402系列融合是德科技原厂光学、电学测试测量技术，拥有自主研发的光纤对准耦合与定位系统，配合PathWave KS8400光电自动化测试软件，实现光电一体化自动扫描测试，降低系统整合风险和长期维护风险。
适配规模化量产：NX5402系列符合SECS/GEM工厂自动化标准，支持安全联锁、洁净室适配和300 mm晶圆量产，并具备多通道测试能力。
系统级性能保障：量产测试不仅关注单次测量精度，更强调长期运行的一致性、可重复性和可追溯性。NX5402系列配备晶圆级光子校准技术（Calibration Kit），实现从光路到系统的全流程校准，并结合自动化诊断机制持续监测关键性能指标，帮助建立稳定的量产测试基线。
Keysight NX5402系列硅光晶圆级测试系统，正赋能产业将实验室级硅光晶圆测试能力转化为大规模制造的量产测试能力，为下一代光互连生态提供支撑。
是德科技作为设计与开发合作伙伴，通过先进的设计、仿真和测试解决方案，帮助工程团队加速创新、降低风险，并更快将新技术推向市场。
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