近日，賽微電子控股子公司賽萊克斯微系統(tǒng)科技（北京）有限公司（以下簡稱“賽萊克斯北京”）為某客戶制造的MEMS-OCS（Optical Circuit Switch的縮寫，即光鏈路交換器件）通過了客戶驗證，并收到該客戶發(fā)出的采購訂單，標(biāo)志著賽萊克斯北京啟動首批MEMS-OCS的小批量試生產(chǎn)。

MEMS-OCS是一種基于光信號直接進行路徑切換與調(diào)度，而無需電信號中轉(zhuǎn)的微鏡陣列。輸入光信號經(jīng)準(zhǔn)直到首個旋轉(zhuǎn)微鏡，反射至第二面微鏡，再導(dǎo)向目標(biāo)輸出端并回到光纖中。微鏡的傾斜由集成的靜電或磁致動器驅(qū)動，通過調(diào)整角度即可將光引向不同通道，實現(xiàn)光路的開啟或關(guān)閉。

NTT實驗室開發(fā)的一種MEMS光交換結(jié)構(gòu)

隨著AI數(shù)據(jù)中心對高速光模塊市場需求的不斷增長，上游光器件需求也同步爆發(fā)。在傳統(tǒng)CLOS拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的主干層（Spine層）通常采用電子分組型交換機（EPS），進行多次電信號和光信號的轉(zhuǎn)換，這些交換機消耗大量電力，導(dǎo)致數(shù)據(jù)延遲，且數(shù)據(jù)中心部署需要提前部署巨大的主干層，否則需要整體重新布線，產(chǎn)生龐大資本支出。

全光交換作為電子交換的替代方案，可實現(xiàn)更高效的數(shù)據(jù)傳輸。全光網(wǎng)絡(luò)有三種不同的交換技術(shù):光鏈路交換（OCS）、光突發(fā)交換（OBS）和光分組交換（OPS）。據(jù)《自然·通訊》報道，美國能源部阿貢國家實驗室和普渡大學(xué)發(fā)明的新型全光開關(guān)，理論上執(zhí)行同類操作比傳統(tǒng)計算機芯片快1000倍。而MEMS技術(shù)在實現(xiàn)OCS、OBS網(wǎng)絡(luò)方面具有顯著的優(yōu)勢，比如低串?dāng)_、極化和波長不敏感、良好的可擴展性等。2023年，全球光交換機領(lǐng)域的前沿探索者與領(lǐng)導(dǎo)者——谷歌公司采用MEMS-OCS取代傳統(tǒng)交換機，實現(xiàn)了低延遲、全速率兼容的無阻塞交換，還能進行動態(tài)拓?fù)渲貥?gòu)和集中式軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）控制。

谷歌公司Palomar OCS光學(xué)單元

MEMS-OCS的開發(fā)涉及光學(xué)、機械、電子、熱學(xué)多領(lǐng)域知識，需要在光路損耗、切換速度、機械穩(wěn)定性之間取得平衡。同時，大規(guī)模NxN陣列的設(shè)計與控制，對信號同步要求極高，需保證在數(shù)百萬次機械動作中穩(wěn)定可靠。MEMS-OCS的晶圓加工、表面鍍膜、微機械結(jié)構(gòu)釋放等工序均必須高度精準(zhǔn)、批次穩(wěn)定，其任何微小瑕疵，都可能在生產(chǎn)中被放大為良率下降的隱患。正因如此，此前我國一直較為缺乏MEMS-OCS的設(shè)計與規(guī)?；圃炷芰?，數(shù)據(jù)算力在光交換領(lǐng)域的井噴式需求難以得到滿足。

賽微電子重要參股公司瑞典Silex（2019-2024全球MEMS純代工領(lǐng)域排名第一）具有25年MEMS晶圓的開發(fā)及量產(chǎn)歷史、擁有500余項工藝開發(fā)經(jīng)驗，但其為某歐美頭部知名客戶代工制造的首款MEMS-OCS，從工藝開發(fā)到試產(chǎn)量產(chǎn)的總耗費時間仍超過了7年。

“萬里山川，撥煙霞而進影；百重寒暑，躡霜雨而前蹤。”賽萊克斯北京憑借自主探索相關(guān)生產(chǎn)訣竅，經(jīng)過一千多個日夜的艱苦奮戰(zhàn)，終于在MEMS-OCS工藝開發(fā)方面實現(xiàn)了里程碑式的突破。賽萊克斯北京開發(fā)制造的OCS晶圓通過了客戶的嚴(yán)格測試，各項指標(biāo)均滿足要求，這意味著在AI時代光信號交換這一核心環(huán)節(jié)，MEMS核心器件可以實現(xiàn)本土制造，能夠大幅降低供應(yīng)鏈中斷風(fēng)險。

賽萊克斯北京為客戶開發(fā)制造的8英寸MEMS-OCS晶圓示意圖

5G網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)迅速發(fā)展，對高速、大帶寬、低損耗通信方式的需求不斷增加，MEMS-OCS作為光通信網(wǎng)絡(luò)的核心器件，可廣泛應(yīng)用在光通信系統(tǒng)中的光網(wǎng)絡(luò)保護、光路實時監(jiān)控、光纖測試、光器件測試、光傳感、光分插復(fù)用、光交叉連接設(shè)備等領(lǐng)域。據(jù)CignalAI預(yù)測，到2029年OCS市場空間將超過16億美元。隨著OpenAI、深度求索、微軟、谷歌等人工智能公司引發(fā)大模型、AI算力需求，以OCS為代表的各類MEMS光學(xué)器件將迎來更加廣闊的市場前景。