Thermische Materialien für optische Module: Warum AlN Al₂O₃ ersetzt

Die Auswahl von Wärmeleitmaterialien für optische Module befindet sich in einem entscheidenden Wandel. Optisches Modul aus Aluminiumnitrid vs. AluminiumoxidDies ist ein häufig diskutiertes Thema unter Ingenieuren und Einkäufern. Die Hauptunterschiede lassen sich auf drei Faktoren zurückführen: Wärmeleitfähigkeit (AlN 170–230 W/m·K vs. Al₂O₃ 20–30 W/m·K), Anpassung des Wärmeausdehnungskoeffizienten (AlN ~4,5, nahe an InP 4,8; Al₂O₃ ~7,5, deutlicher Unterschied) und Stückkosten (AlN-Substrate sind je nach Spezifikation und Menge etwa 3–5-mal so teuer wie Aluminiumoxid). Die Auswahlkriterien sind klar: Sobald die Modulleistung 20 W übersteigt oder der lokale Wärmestrom an Hotspots deutlich ansteigt (>50 W/cm²), bietet AlN seine Vorteile; darunter bleibt Aluminiumoxid kostengünstig.

Auf der Ebene der Produktgenerationen, AlN-Keramiksubstrat für 800G-Optik Der Markt für Transceiver verzeichnete in den Jahren 2024–2026 ein rasantes Mengenwachstum und umfasste EML-Langstreckenübertragung, hochdichte Siliziumphotonik und Hochleistungs-DSP-Designs. AlN-Substrat für ein 1,6T-Optikmodul Die Produktion begann 2026 in kleinen Serien und soll 2027 auf Serienproduktion hochgefahren werden, wobei der AlN-Verbrauch pro Modul (Substrat + Gehäuse + Kühlkörper) weiter steigen wird. Branchenzahlen zeigen, dass der AlN-Anteil bei Hochleistungs-1,6T-Modellen deutlich höher ist als bei 800G, insbesondere bei EML-Langstrecken- und Siliziumphotonik-Designs mit hoher Kanaldichte.

Auf architektonischer Ebene, Aluminiumnitrid-CPO-SubstratDies stellt ein neues Wachstumsfeld im Bereich der KI-Cluster-Switches dar. CPO integriert die optische Einheit zusammen mit dem Switching-Chip, wodurch die Größe des steckbaren Modulgehäuses deutlich reduziert und die Wärmeableitungswege verkürzt werden – allerdings auf Kosten einer drastisch erhöhten Wärmedichte. AlN-Substrate mit Silizium-Photonik-Einheiten sind daher unerlässlich geworden.

Was die Verpackung betrifft, so AlN-Keramikgehäuse für TransceiverDie im HTCC-Verfahren hergestellte Technologie bietet hermetische Abdichtung, Hochfrequenzleistung und Wärmeleitfähigkeit in einem einzigen Gehäuse – eine Kombination, die für Module mit großer Reichweite nahezu unverzichtbar ist. Auf Chipebene… AlN-Laserdioden-Submount für Siliziumphotonik Dient als erste Wärmeableitungsschnittstelle, die der Wärmequelle am nächsten liegt, wo die CTE-Anpassung direkt die Lebensdauer des Lasers bestimmt.

Mit Blick auf die kommenden zwei bis drei Jahre wird erwartet, dass sich AlN rasant zum Standardmaterial für Hochleistungs-1,6T- und CPO-Knoten entwickeln wird. Aluminiumoxid wird jedoch weiterhin in Anwendungen mit niedriger und mittlerer Leistung und kurzer Reichweite eingesetzt werden – die beiden Materialien sind keine vollständigen Substitute, sondern bedienen unterschiedliche Anwendungsbereiche.

Xiamen Juci ist spezialisiert auf die Herstellung von hochreinem AlN-Pulver, AlN-Granulat, wärmeleitenden Füllstoffen und AlN-Keramiken – Produkte, die weltweit Anerkennung und positives Feedback von Kunden erhalten haben. Bei Bedarf kontaktieren Sie uns bitte.

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