1. 单通道330Gbps PAM8的微环调制器
香港中文大学研究组通过调节激光器波长与微环共振波长的偏移，借助于peaking效应，实现了超过50GHz的C波段微环调制器，其带宽结果如下图所示，波长detuning量越大，peaking效应越强。
（图片来自文献1）
微环调制器采用lateral型PN结，半径为7.5um, Q值为5200，驱动电压小于2Vpp。研究人员分别进行了Back-to-back和引入1km光纤的链路测试，在接收端分别采用FFE-DFE(feed-forward equalizer combined with decision feedback equalizer)和PNLE(polynomial nonlinear equalizer)两种均衡方法，测试结果如下图所示，
（图片来自文献1）
上图中20% SD-FEC的阈值为2.4e-2, 7% HD-FEC的阈值为3.8e-3, 不同情况下的最大速率如下表所示，
2. IMEC的低功耗微环调制器为了改善TP(transmitter penalty)和带宽间的trade-off, IMEC采用vertical型PN结构，其调制效率高于传统的lateral型PN结结构。微环调制器半径为5um, 带宽为24GHz, 驱动电压为1Vpp, TP为7.4dB，结果如下图所示，
（图片来自文献2）
为了降低热调的功耗，IMEC采用undercut工艺，将微环区域的substrate刻蚀掉一部分，阻碍热量在硅衬底中的传导，从而提高热调效率。采用UCUT工艺后的热调效率为0.61nm/mW, 而标准工艺的微环热调效率为0.22nm/mW, 热调效率提高了2.7倍。进一步，IMEC验证了UCUT对MRM性能没有带来很大的影响，结果如下图所示，
（图片来自文献2）
IMEC将先前项目研发的14nm工艺电芯片flip-chip到硅光芯片上，bump的pitch为50um。封装之后的热调效率降低为0.32nm/mW，这主要是由于一部分热量通过bump进行传递。
IMEC分别对Tx端和Rx端进行了测试，激光器输出光功率为9dBm，Tx端可以支持40Gbps的速率，ER为5.2dB，对应的能效为0.17pJ/bit。Rx端支持44Gbps的速率，能效为0.27pJ/bit。整个link支持40Gbps的信号速率，Rx端的OMA为-8.4dBm。整个link的BER为3.2e-13。测试结果如下图所示，
（图片来自文献2）
IMEC对整个link的功耗进行了分析，微环调制器的热调功耗为0.71pJ/bit, 微环滤波器由于采用了double-ring的设计，热调功耗为0.38pJ/bit，激光器的功耗为1.9pJ/bit（假设激光器的wall-plug效率为10%），整个系统的功耗为3.5pJ/bit。链路中光栅耦合器的损耗较大，为3.65dB/facet, 三次耦合带来近11dB的损耗，该指标还可以进一步优化，进而降低功耗。
3. 采用DBI封装技术的硅光收发器
UC Davis研究组协同几个合作单位，开发了基于DBI封装技术的硅光收发器。DBI的全称是direct bonding interconnect, 也称为hybrid bonding。传统的封装技术采用solder bump实现芯片间的电互联，但是当pitch小于20um时，solder bump工艺实现起来比较困难。而DBI技术则可以实现20um以下的pitch，带来更大的互联密度。典型的工艺步骤如下图所示，在室温下两片chiplet或者wafer间通过oxide间的相互作用直接bonding在一起，接着在高温下凹陷处的金属发生膨胀，最后进行退火，通过内部的应力作用，金属间形成稳定的bonding。
（图片来自https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-981-16-1376-0_8）
由于采用DBI封装技术，bump的寄生电容大大减小，从传统的80fF降低到5.5fF, 降低了一个数量级。寄生电容的减小，使得Rx端的噪声更小，TIA的增益也可以更大，进而使得Rx端的灵敏度要求降低。
UC Davis没有透露太多的微环调制器设计细节，其采用AIM Photonics的12寸硅光工艺，光芯片的尺寸为5.5mm*7.5mm, 包含32个微环调制器和32个微环滤波器。电芯片采用GlobalFoundries的12nm FinFET工艺，芯片尺寸为1.5mm*1.5mm， 是PIC面积的5.45%。整个3D集成的芯片如下图所示，EIC通过DBI技术倒装在PIC上，bump pitch为20um。PIC与基板间通过wire-bonding互联。PIC芯片采用基于SiN的边缘耦合方案。
（图片来自文献3）
电芯片内部包含32通道的driver和TIA, 也包含serializer和deserializer，如下图所示。32路通道中，有一路是用来传递时钟信号，其它为数据通道。Tx端采用0.9V的电源，输出1.8Vpp的驱动信号。Rx端的带宽可以动态调节。
（图片来自文献3）
微环滤波器的热调效率为0.27nm/mW。Tx端在10Gbps和18Gbps的眼图如下图所示，
(图片来自文献3)
Rx端的测试结果如下图所示，12Gbps时的OMA灵敏度为-20.3dBm， 18Gbps时的OMA灵敏度为-18.8dBm。
（图片来自文献3）
整个系统的功耗为0.691pJ/bit(不包含激光器功耗在内)。功耗分解如下图所示，serDes占整个电芯片功耗的70%。
（图片来自文献3）
以上是对OFC 2023上微环调制器的最新进展，
1) 从器件层面看，可以通过光学peaking效应来实现更大的带宽，也可以使用vertical型PN结构，实现更大的调制效率，降低对驱动电压的要求。
2) 从功耗层面看，可以利用undercut结构来降低热调的功耗，也可以采用新型的DBI封装方案，减小寄生电容，降低Rx端灵敏度的要求，进而减小系统的整体功耗。
3) 从系统层面看，微环调制器的设计优化需要与电芯片深度绑定，进行联合仿真设计，尤其是对微环工作点的控制。新型的光电封装方案也值得探索。
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