Herausforderungen für Leiterplatten durch elektrooptische Höchstfrequenz-Innovationen
Wie Electronics Weekly berichtet, qualifiziert imec in Leuven aktuell 65 GHz elektrooptische Bandbreite für 200 Gbps/lane.
Die >100-GHz-Plattform für 400 Gbps/lane erfordert den Technologiesprung zu Lithiumniobat-Modulatoren auf Siliziumträger und ist noch in Entwicklung. Für Leiterplattenfertiger verschiebt sich damit das Anforderungsprofil an Substratmaterial und Stack-Up-Architektur.
Elektrooptische Bandbreite als kalibrierter Messwert
65 GHz ist der qualifizierte Betriebspunkt für 200 Gbps/lane. >100 GHz bildet den Zielwert für 400 Gbps/lane. Empfängerseitig bleibt Ge-on-Si das aktive Halbleitermaterial, das Design weicht jedoch von der 65-GHz-Version ab. Senderseitig erzwingt die Bandbreitensteigerung den Materialwechsel von Silizium- zu Lithiumniobat-Modulatoren auf Siliziumträger. Diesen Schritt bezeichnet imec als zentralen Technologiesprung der Plattform.
Substrat- und Stack-Up-Folgen für die Leiterplatte
Die Bandbreite eines photonischen Chips endet am Übergang in das elektrische Substrat. Drei Parameter geraten unter Beobachtung. Dielektrizitätskonstante und Verlustfaktor des Multilayer-Dielektrikums bestimmen die Wellenleiterdämpfung an der Chip-Leiterplatten-Grenzfläche. Die Differenz der CTE-Werte zwischen Lithiumniobat und Substrat definiert die mechanische Belastung an dieser Grenzfläche; zu hohe Differenzen provozieren Delamination. CAF-Wachstum unter erhöhter Feldstärke und steilen Signalflanken muss im Multilayer neu bewertet werden. Mikrovia-Anbindungen, die bisher für elektrische Ports ausgelegt waren, werden durch optische Ports ergänzt und erfordern angepasste Via-Geometrien im Stack-Up.
Marktstruktur und Beobachtungspunkte
Die weltweite Produktion optischer Bauelemente konzentriert sich laut Electronics Weekly zu 45–66 % im asiatisch-pazifischen Raum; Europa und Nordamerika halten jeweils etwa 15 %. Imec transferiert qualifizierte Photonik-Plattformen an externe Foundries und betreibt eigene Fertigung, soweit sie mit der Forschung kompatibel bleibt. New Electronics meldet eine Erweiterung des Optoelektronik-Portfolios von Würth Elektronik um einen High-Speed-Optokoppler; konkrete Spezifikationen gehen aus der Meldung nicht hervor. All-electronics.de listet zwölf Exponate der EFX Guided Tour. Zu beobachten bleibt der Qualifikationsstatus der >100-GHz-Technologie und die daraus resultierenden Substratspezifikationen.
