在这次采访中，PI(物理仪器)光子学主管Scott Jordan向AZoM谈到了制造和测试光子设备的重要性。
什么是光子学，为什么它很重要?
首先，让我们来看看电子产品。这是一个非常重要的领域，因为我们今天所做的一切都是基于电子的。光子学基于同样的原理，但它使用光子而不是电子。在速度、容量、能量和效率方面都有好处;此外，量子计算和量子通信等新事物都具有重要的光子元素。这将改变一切，这就是为什么光子学很重要。
世界上的技术每天都在变化。为什么知道更多关于这些变化比以往任何时候都重要?
了解这些变化很重要，因为它们将比以往任何时候都更深刻、更广泛地影响我们的生活。今天我们对数据有很多需求。例如，看看今天整个世界面临的大流行病。每天你都会读到关于开发疗法、疫苗、治疗方法等方面的努力。
你可以想象一下，为了确保世界上所有的医生和医学研究人员能够了解并基于彼此的工作，快速通信对医学界来说是多么重要。
然后是基因组学等领域。病毒正在被测序，这是一个利用光子来确定病毒基因排列的过程，了解这一点非常重要，以便回答诸如:它会变异吗?如果是的话，速度有多快?它是如何变异的?这对于理解病毒的生命周期和生物学以及它如何感染人类细胞是至关重要的。这就产生了大量的数据，这些数据必须被存储、通信和关联。
了解一种潜在的疫苗是否能起作用也很重要。会有豁免权吗?如果有人之前接触过病毒，或者他们与病毒抗争并在感染中存活下来，如果病毒发生轻微变异，他们是否会再次面临这种情况?这些都是正在回答的问题，而光子学发挥着基础性的作用。
此外，个性化医疗领域已经成为我们医疗生活的一部分好几年了。让我举个例子。如果你带着一个肿瘤去看医生，医生想知道他们在处理什么，他们会对那个肿瘤进行活组织检查，并对它进行基因研究。这项研究将它与其他数千个案例联系起来，以便他们可以根据事实选择在其他情况下哪种治疗效果最好。
另一个例子出现在通信领域，特别是在Zoom、Skype和Webex等平台上的视频通话，这些都是基于互联网的技术。今天的互联网越来越以光子学为基础，因为光子学网络比电子网络提供更多的容量和效率。它具有更高的吞吐量、更强的可扩展性和可伸缩性。
考虑放大。自这场大流行开始以来，仅在第一个月，对Zoom提供的网络会议和网真服务的需求就增长了20倍。现在想象一下，你正在经营一项业务，需要在这么短的时间内适应这种增长。一方面，这是一个好的问题，因为这意味着你做的事情是正确的，提供了人们想要的服务。但另一方面，如此迅速地扩大服务规模也是一个巨大挑战。光子学让这成为可能。
硅光子学-电子和光子学的结合-在未来，结合了显著更高的速度，数据速率和减少的功率需求。缺点是制造和测试的复杂性更高。该图像显示了一个安装在FormFactor级联硅光子晶片探测器上的18轴PI FMPA快速光子对准系统。图片来源:形状系数
在制造和测试光子器件时，经常面临哪些障碍和挑战?
如果你想要连接到一个电子设备，你可能有一个需要连接到外部世界的接触点——例如在一个半导体芯片上。接触点可能有20或30微米大。这是非常小的，但是你可以用一个显微镜和一些简单的定位器来做。
使用光子器件，当进行光子连接时，触点在定位方面的灵敏度大约提高了一百倍。所以用电子接触，你可以差很多微米，但仍然可以进行良好的电子接触。对于一个光子器件，你的连接需要在20到50纳米左右的范围内是正确的。这是非常普遍的，我们在今天的客户应用程序中看到了很多。
这是最大的障碍也是最大的挑战，完全正确地对齐这样光子就能有效地从一个设备到另一个设备。这种排列不能用显微镜来完成。用显微镜是看不见20纳米的。这在光学上是不可能的。因此，这意味着实际的耦合，即从一个设备到另一个设备的实际光量，需要实时观察和优化。
传统上，这是一个非常缓慢的过程。我整个职业生涯都在研究这个问题。最近，我们很有效地解决了这个问题。
想象一下，如果你有不止一个光子设备，例如，一个阵列设备有多个通道，需要连接到封装中的其他设备和外部世界。有了这个设备，除了将横向对齐精度调整到20或50纳米之外，还必须保证角度正确，这样所有的通道才能对齐。问题是，你可以在这个横向平面上对X和Y进行对齐，但当你试图调整旋转以将所有东西都放在同一个平面上时，不可避免地会破坏X和Y对齐。
传统上人们处理这个的方法是通过做XY对齐然后绕z轴做一个小的旋转对齐试图把东西放到同一个平面上。但是，因为这会导致X和Y方面的问题，他们必须停下来，重新排列X和Y，然后不断重复这个过程。这可能需要几分钟。
现在想象你有一个充满硅光子器件的晶圆。你需要在晶圆上测试这些设备。在你将晶圆切片并制造单个芯片之前，你需要知道那些芯片中哪些是真正有效的，哪些是值得在包装过程中追求的成本最大的芯片。这意味着你需要在每个设备的晶圆上做这个测试，这被称为晶圆探测。
晶圆上可能有成千上万的设备需要测试。如果你要花几分钟来对齐每个设备，那就会变得非常昂贵。对齐的速度非常重要。
对晶圆后阶段也非常重要。测试完晶圆上的器件后，需要对其进行封装，封装可能涉及几十个步骤。在大多数步骤中，您需要重复整个过程，执行新的对齐以进行测试和将事物连接在一起。如果在晶圆片上进行新的对准需要几分钟，那么在每个生产步骤上进行同样的对准也需要几分钟，这可能会变得非常昂贵。
PI如何帮助克服这些挑战?
我们所做的是开发出一种独特的技术并获得了奖项，因为，只需一步，它就可以在多个自由度上，在多个输入和输出，跨多个元素执行这些对齐。没有人能做到。
它比传统方法快大约一百倍。这直接提高了制造光子器件的成本、障碍和挑战。
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PI生产的系统与市场上的其他供应商相比如何?是什么让它们与众不同?
最重要的区别是，我们最大的市场一直是半导体制造业。今天，如果没有PI组件出现在制造链的某个地方，你就不可能制造出任何类型的芯片。在光刻栏中，PI定位器用于管理光学过程和定位事物。在生产过程的另一端，在微芯片最终封装的线键合中，PI机制被用来形成连接芯片与外界的小回路。中间的步骤也类似。
一种自动光子阵列对准系统
我们知道速度、可靠性、清洁度和性能对半导体制造和封装是多么重要。我们也将这些知识应用到光子市场，因为整个硅光子学领域是光子学和半导体行业合并的结果。半导体行业是推动这一趋势的因素，而传统校准技术的成本正是他们承受的。
对我们有什么不同和我们能做什么来帮助问题的速度、吞吐量、并行性、和执行这些校准的能力无论他们需要在生产过程-从晶圆测试,一直到最后的包装,每一步。我们知道如何做到这一点，我们也知道像可靠性、速度、产量和生产率这样的东西对于制造这些设备的经济是多么重要。我们知道这一点，因为我们花了50年的时间使半导体行业得以发展。
您能否提供一些例子或案例研究，说明使用PI系统测试和制造的光子器件是如何在应用和工业中使用的?
我们在2016年引进了这项技术，并获得了多项奖项。从那时起，我们与客户建立了基础技术和基础应用，客户范围从半导体制造商和铸造厂到工具制造商。我们有FormFactor和MPI等客户，他们生产的晶圆探测器采用了这种光子对准技术，可以非常有效地测试半导体芯片。
另一方面，在包装领域，我们有像荷兰的Tegema这样的客户。他们目前正在制造一种突破性的包装自动化工具，比以前的任何产品都更紧凑，速度快十倍。
请记住，许多光子设备制造商使用内部或合作伙伴集成商建立自己的定制机械。我们也和很多这样的团队合作。
PI开发的与光子相关的解决方案的未来将会是什么?有什么新的应用和行业可以从中受益吗?
是的,当然有。到目前为止，我们已经谈到了硅光子学，还有很多工作要做，以扩大应用和这种技术的可用性，为这些客户。例如，去年我们引入了在一些非常大的平台上做这些快速对齐的能力，可以容纳大托盘的组件。
我们有六足微型机器人，这对于执行多个自由度和对准非常有用。它们也非常紧凑，有很多功能，包括完整的平行对齐套件。我们也在我们的纳米定位设备中实现了这些功能，这很重要，因为分辨率是经常需要的，而且纳米定位机构非常快，没有磨损机制，这意味着它们实际上可以永远app亚博体育使用。
为了解决客户给我们带来的具体问题，我们现在拥有比以往任何时候都更广泛、更模块化的架构。
我们也发现了越来越多的应用。这种对准过程很好地映射到制造相机、物镜和各种成像系统。在那里，你可能需要在一个耗时的序列对齐镜片，这等同于成本。
几乎每个人都随身携带一台带摄像头的智能手机，每年都有数十亿台智能手机摄像头被生产出来。随着每一代更好的相机，其光学设计的公差和复杂性变得更加复杂，这成为他们的制造挑战。我们利用我们的技术加快了这一过程。
高性能的镜头，比如手机相机中的镜头，可以由许多单独的光学元件组成，这些元件必须以多个自由度排列
激光是另一个应用。建造激光器是非常复杂的，因为它们有多个元素，可以衍射，折射，反射和活动，所有这些都需要排列。我们也能够加快这一进程。我们的通用优化引擎现在可以在广泛的产品和格式中使用，我们认为它可以为广泛的制造和测试新类别节省成本。
我们的读者可以去哪里找到更多信息?
我希望你们的读者能够参加我们在大流行期间提供的网络研讨会和远程研讨会。我们发现，这对我们的客户来说是一个真正的生产力提高器，因为我们可以在短时间内访问，而无需大量旅行和病毒传播的风险。这些都是我们的客户现在看重的东西。
目前在我的家乡,我们都需要在家里工作,我有一个完整的演示设置有三个摄像头,这样客户可以来找我们说,“你能使这个特定类型的设备吗?”或者“你能执行这一特定类型的对齐或优化?”我们可以旋转,非常,很快地，在几分钟或几小时内就能在他们的办公桌上演示。
这对我们的客户和市场来说都是全新的，但实际上非常有用。我预测这将成为新常态的一部分，因为世界开始安定下来，并从我们现在遭受的病毒攻击中痊愈。这是由光子学实现的!
读者可以访问PI网站，打电话给当地的PI办公室，因为我们在世界各地都有工程师、应用专家和资源。我们将确保能够回答客户的问题，并帮助他们在特定的应用程序中更有效率。
免责声明:此处所表达的观点仅代表被采访者的观点，并不代表本网站的所有者和运营商AZoM.com Limited (T/A) azonnetwork的观点。本免责声明构成条款和条件本网站的使用。
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