ICC訊 在AI大模型與算力基礎設施快速演進的驅動下，智算中心正加速邁向“以光為核心”的互聯新時代。光子集成電路(PIC)憑借高帶寬、低功耗、小尺寸等優勢，成為支撐高性能計算的關鍵技術。然而，制約PIC規模化應用的瓶頸不在設計，而在制造與測試環節。傳統模塊級測試已難以滿足硅光芯片對一致性和良率的要求，推動測試向封裝乃至晶圓階段前移，成為提升產能與加速應用落地的關鍵路徑。

  本文將深入解析PIC互聯的發展趨勢與測試挑戰，并探討EXFO OPAL自動化探針平臺在晶圓級邊緣耦合測試中的的應用能力，助力光子集成芯片實現規模化、高效落地。

  AI驅動下的互聯瓶頸與測試挑戰

— 行業背景 —

  近年來，AI大模型參數規模呈指數增長，GPU算力持續攀升，而網絡帶寬提升僅為1.4倍，形成明顯“剪刀差”，網絡系統正成為限制智算中心效率釋放的核心瓶頸。光互聯，尤其是基于PIC的高速并行架構，被視為是打破瓶頸的關鍵路徑。然而，PIC的大規模落地面臨嚴峻挑戰，尤其在測試環節。隨著芯片容量向百Tb/s甚至Pb/s演進，集成規模與通道數量激增，帶來三大難題：

  制造復雜度高：單顆芯片集成上千個光學器件，面積大、通道多、功能耦合復雜;

  測試難度劇增：傳統模塊級測試階段滯后，易造成材料與工藝浪費，且難以實現閉環控制;

  良率風險上升：缺乏晶圓級系統功能驗證，導致缺陷芯片在后段工藝中暴露，拖慢量產節奏。

  據統計，TAP(測試、組裝與封裝)成本已占據PIC芯片制造成本的80%以上，遠高于傳統電芯片。

  從參數驗證到系統功能全保障— 測試體系 —為確保PIC芯片在高復雜度應用場景下的性能穩定與制造良率，光學測試貫穿從設計驗證到模塊交付的全流程。根據測試階段和目的不同，可分為三大階段與兩類方法。

  三大測試階段：

  晶圓級測試：在芯片切割封裝前進行，聚焦插入損耗(IL)、偏振相關損耗(PDL)等基礎光學參數，及早篩除缺陷芯片，提升良率、控制成本;

  封裝級測試：在芯片封裝后進行，驗證耦合效率、封裝應力等因素對性能的影響，是連接前端制造與后端系統集成的關鍵環節;

  模塊級測試：面向完整模塊(如OSFP/QSFP)，驗證誤碼率(BER)、眼圖、TDECQ、發射功率等系統級指標，是出廠前的質量終檢。

  兩類測試方法：

  參數測試：聚焦器件結構與材料特性，如帶寬、損耗、響應速度等，常用于設計驗證與工藝優化;

  功能測試：模擬真實應用環境，評估芯片在特定波長、速率、調制格式下的整體性能，如誤碼率、信噪比等，隨著集成度提高，測試復雜性顯著增加。

  科學劃分測試階段、匹配適當測試方法，已成為提升PIC制造效率與一致性的關鍵策略。尤其是在量產階段，晶圓級功能測試正成為突破測試瓶頸、加速產業化的關鍵抓手。

功能測試前移，晶圓級驗證成焦點

— 技術趨勢 —

  隨著PIC芯片集成度、復雜性和應用場景不斷提升，行業已形成共識：系統級功能測試必須從傳統的模塊階段前移至封裝乃至晶圓階段。這一趨勢不僅是技術演進的結果，更是保障良率、控制成本和實現高質量交付的必由之路。

  為何測試必須前移?

  將測試前置，可在制造早期識別功能缺陷，避免不良芯片流入高成本工序，從根本上降低返工與浪費。具體優勢包括：

  成本控制：早期篩除不良品，減少封裝與組裝階段的高額損失;

  效率提升：精簡模塊級測試流程，加快產品交付節奏;

  質量保障：更早發現系統級偏差，提升芯片一致性與可靠性;

  工藝閉環：測試數據反饋制造環節，助力設計與工藝持續優化。

  前移測試的技術挑戰：

  盡管趨勢明確，實現晶圓級功能驗證仍面臨不小挑戰，主要包括：

  高精度耦合難：需實現多通道、大陣列、低插損的邊緣耦合，對對準精度和重復性提出更好要求;

  指標測量復雜：覆蓋BER、TDECQ、Q-factor、IL、RL、PDL等關鍵系統級指標的精準測量;

  平臺兼容性要高：測試平臺需適配多種材料(Si、InP、LiNbO?)與封裝形態(CPO、MCM等);

  自動化與智能化需求高：需支持并行通道控制、實時數據采集與聯動，實現“邊測邊調”、“在線調優”。

  在通道密度與傳輸速率持續提升的背景下，晶圓級功能測試不僅是控制成本的利器，更成為保障良率與大規模交付的核心能力。面向未來，業界亟需構建支持多階段、多通道、多耦合形態的柔性自動化測試平臺，推動PIC測試體系全面升級。

EXFO構建PIC智能測試平臺體系

— 解決方案 —

  為滿足功能測試前移、晶圓級驗證及量產需求，EXFO推出OPAL系列自動化探針平臺，構建覆蓋從科研驗證到批量交付的端到端測試體系。平臺具備高度自動化、模塊化與柔性擴展能力，支持從單裸片到300mm晶圓的多封裝形態測試和多光學耦合方式，打通晶圓—封裝—模塊的測試閉環，是實現光子芯片高質量交付的關鍵工具。

  1. 多封裝形態支持：OPAL系列探針臺

  OPAL-EC|晶圓級邊緣耦合測試旗艦平臺

  專為晶圓級邊緣耦合自動化測試打造。平臺支持最大300mm晶圓、105°旋轉臺和多通道并行耦合，集成納米級對準模塊、上下雙攝像頭系統與自動對焦導航功能，具備0.5nm對準分辨率和3nm晶圓定位精度，顯著提升耦合效率與測試一致性。

  典型應用： 硅光調制器、MRR等晶圓級器件批量測試;AI、通信、傳感場景的大規模PIC篩選與驗證;多端口、高密度晶圓級邊緣耦合的快速驗證。、

  OPAL-MD|連接研發與量產的多芯片測試平臺

  適用于多裸片或復雜封裝(如MCM、CPO)測試，適配中試與小批量量產旋球。平臺支持多芯片并行測試，內嵌PILOT自動化控制軟件，涵蓋芯片導向、校準、執行與數據分析的全流程，具備靈活配置能力，滿足復雜封裝結構的批量驗證需求。

  典型應用：MPW流片項目與多芯片集成模塊評估;高速CPO與復雜封裝功能測試;電信模塊、自動駕駛領域等中試驗證。

  OPAL-SD|科研與小批量驗證的靈活平臺

  面向高校、科研機構與初創團隊的入門級半自動探針平臺，適用于單芯片、小批量的光學/電氣功能快速驗證。平臺支持手動與半自動操作，配備模塊化光學/電探針，具備精準對準與靈活切換能力。內嵌PILOT測試軟件，支持基礎自動控制、數據采集與分析，是科研驗證與技術孵化的理想選擇。

  典型應用：PIC芯片早期設計評估與功能驗證;教學實驗、技術孵化、工藝初篩;學術研究、初創公司小批量開發測試。

  2.PILOT軟件平臺：數據驅動的智能測試中樞

  PILOT是EXFO專為OPAL探針平臺打造的核心控制軟件，貫穿測試配置、設備控制、流程執行、數據分析與報告生成，構建起可自動化、可追溯、可擴展的PIC芯片測試閉環。其模塊化架構與強互操作性，支持從單Die到晶圓、從研發到產線的全流程測試需求。其核心能力包括：

  流程自動化與設備聯控：自動讀取CAD 圖紙、識別Die布局，聯動激光器、誤碼儀、功率計等設備，實現對準、校準、采集全流程控制。

  靈活腳本與并發調度：內置Sequencer模塊，支持Python/Excel腳本、多線程并行與測試序列調度，適配多通道場景。

  結構化數據管理：內置云端/本地數據庫，實現測試計劃、組件定義、配置參數與測試結果的集中管理，支持多站點協同與可追溯數據分析

  AI 驅動跳測優化：PILOT原生兼容AI工具，可訓練并部署模型，識別缺陷模式、預測結果，智能跳過冗余測試，顯著提升良率與測試效率。

  強互操作性生態：可與Excel、MATLAB、Power BI等工具無縫集成，助力用戶高效完成數據分析與報告生成。

  PILOT平臺真正實現了從“靜態驗證”向“動態調參”、從“單點測試”向“流程協同”的躍遷，是支撐晶圓級PIC芯片自動化測試走向產業化的核心軟件樞紐。

  3. CTP10測試平臺：高精度功能測試引擎

  CTP10是EXFO推出的高性能光子器件測試平臺，專為微環諧振器、MZI、濾波器、VOA等無源和有源器件的參數驗證設計，具備高精度、廣覆蓋、強擴展等優勢，是PIC功能驗證的關鍵測試引擎之一。核心優勢包括：

  亞皮米級分辨率：支持20fm級光譜掃描，滿足高Q值微環器件的精細頻域響應測試;

  超寬波長覆蓋：1240–1680nm全波段覆蓋，適用于電信、數據通信與生物傳感等多應用場景;

  超高動態范圍：>70dB插入損耗動態范圍，單次掃描完成IL、PDL、光譜響應等多項參數測量;

  多通道陣列支持：支持100+通道并行測量，適配AWG與光開關等高密度器件陣列測試需求;

  激光器穩定與溯源校準：內置DFB激光器與功率校準模塊，實現輸出穩定性與全流程數據可溯源。CTP10采用模塊化設計，支持SCPI命令行與GUI圖形界面雙重控制，并與PILOT軟件無縫集成，適用于研發、中試及量產環境，是當前PIC測試中兼具精度、速度與擴展性兼具的標桿方案。

  隨著PIC芯片集成度和復雜度的持續攀升，測試正從傳統的“事后驗證”走向“前置嵌入”。EXFO以OPAL探針臺、CTP10測量平臺與PILOT自動化軟件，構建起覆蓋晶圓到系統的智能測試體系，實現高精度耦合、多通道并行、AI輔助分析與數據驅動決策，加速PIC芯片從實驗室走向規模應用。在測試戰略前移的大趨勢下，測試正從輔助工具，演進為驅動光子制造流程優化與產業協同的中樞力量。