OFC2026 - 邁向 200G/Lane 時代：STMicroelectronics 揭秘 300mm 背面整合矽光子平台 PIC100 - STMicroelectronics (ST)

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在 AI 算力革命與資料中心流量爆炸的雙重夾擊下，傳統電傳輸在「速率 x 距離」超過 $100Gbps x m 的臨界點後，功耗效率已難以支撐。在 OFC 2026 的現場，STMicroelectronics (意法半導體) 發表了其創新的 PIC100 技術平台。這不僅僅是一個研發原型，而是一個已經進入量產、且瞄準 800G FR4 及未來 1.6T 應用的 300mm 矽光子 (SiPh) 整合方案。

核心技術解析：背面整合（Backside Integration）的戰略意義

STMicroelectronics 的 Sébastien Crémer 指出，當前 200G/lane 甚至未來的 400G/lane 應用面臨的最大瓶頸，在於如何同時實現高效的邊緣耦合 (Edge Coupling) 與高性能的有源元件整合。

突破 3um BOX 的物理極限

傳統 SOI 基板供應商通常無法提供超過 3um 的埋入氧化層 (BOX) 厚度，這會導致光場洩漏至襯底 (Substrate Leakage) 。ST 的 PIC100 透過專利的「背面整合」流程，成功創造出約 5um的光學隔離層，徹底解決了洩漏問題。

雙面製程精髓：Frontside + Backside

PIC100 的生產分為兩個關鍵階段：

正面製程 (Frontside)： 在 300nm SOI 上定義三種矽波導（Medium Rib, Deep Rib, Strip），並整合高速鍺 (Ge) 光電二極體、調變器及 TiN 加熱器。
背面製程 (Backside)： 透過晶圓鍵合 (Bonding) 與減薄 (Thinning) 技術，在背面整合 400nm 的氮化矽 (SiN) 波導與邊緣耦合器，並佈署厚銅重佈線層 (RDL) 以優化電性能。

關鍵數據指標：全方位的性能領先

PIC100 在各項核心指標上均展現出足以支撐下世代光模組的實力：

1. 超高頻寬有源元件 (Active Devices)

鍺光電二極體 (Ge Photodiode)： 在 -1V 偏壓下實現了驚人的 80GHz 頻寬，響應度達 1.0 A/W，暗電流僅 11nA 。這對於 200G PAM4 信號的接收至關重要。
深肋調變器 (Deep Rib Modulator)： 針對 200G/lane 進行優化，頻寬達 50GHz，1.8V 下的相移效率為 24.6 deg/mm 。

2. 極低損耗的波導與耦合

矽波導損耗： 僅 $0.6dB/cm$ 。
邊緣耦合器 (Edge Coupler)： 採用 6 波導結構以降低幾何變異性影響。實測在 TE 與 TM 極化下的總損耗均 <1dB (典型值為 0.5-0.6dB) 。
SiN 波導優勢： SiN 的熱光係數遠低於矽，因此在整合 FR 應用所需的 Demux（解復用器）時，PIC100 的 SiN 波導能提供優異的「無熱 (Athermal)」性能，且 O-Band 與 C-Band 損耗表現與矽波導相當。

產業鏈影響與市場版圖

ST 的 PIC100 不僅僅是技術展示，其商業佈局更顯其野心：

量產與產能： 該技術目前已進入量產階段，ST 已計畫在 2027 年將產能提升 4 倍 。
封裝兼容性： 除了現有的插拔式光模組 (Pluggable)，PIC100 在設計之初就考慮到了 NPO/CPO 需求，預留了整合矽穿孔 (TSV) 的擴展空間。

對於模組廠商而言，PIC100 提供了一個高整合度的平台，能將 800G FR4 的 TX 與 RX 功能整合在單一晶片上，簡化了供應鏈管理並降低了封裝成本。

Simple Tech Trend 觀點：SiN 與背面製程的完美結合

STMicroelectronics 此次發表的 PIC100 是對矽光子製程工藝的一次深度垂直整合。我們 STT 認為其亮點有三：

SiN 的關鍵地位： 過去 SiN 多被視為輔助材料，但 ST 成功利用其無熱特性解決了 FR 產品 Demux 的穩定性痛點，這將使其在與其他 SiPh 平台的競爭中脫穎而出。
解決封裝瓶頸： 邊緣耦合器損耗控制在 1dB 以下，是矽光子走向大規模 CPO 封裝的門票。
300mm 規模化優勢： 與 200mm (8吋) 舊製程相比，300mm (12吋) 晶圓能提供更好的均勻性與更低的單位成本。

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SEO 描述 (Meta Description)： 深入解析 OFC 2026 STMicroelectronics 意法半導體發表的 PIC100 矽光子平台。該技術採用 300mm 背面整合工藝，實現 80GHz 超高頻寬 Ge PD 與 <1dB 邊緣耦合損耗，完美支持 200G/lane 及 800G/1.6T 光模組量產，並為 CPO 封裝預留 TSV 整合路徑。
文章摘要 (Excerpt)： STMicroelectronics 在 OFC 2026 震撼發布 PIC100 平台，透過獨創的「背面整合」製程突破了埋入氧化層的物理極限，提供極低損耗的邊緣耦合器與 80GHz 受光組件，宣告 200G/lane 矽光子時代正式量產。
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