Fotonisko integrālo shēmu materiālu sistēmu salīdzinājums

Fotonisko integrālo shēmu materiālu sistēmu salīdzinājums
1. attēlā parādīts divu materiālu sistēmu, indija fosfora (InP) un silīcija (Si) salīdzinājums. Indija retums padara InP par dārgāku materiālu nekā Si. Tā kā uz silīcija bāzes veidotās shēmas ir saistītas ar mazāku epitaksiālo augšanu, silīcija ķēžu iznākums parasti ir augstāks nekā InP shēmām. Uz silīcija bāzes veidotās shēmās germānija (Ge), ko parasti izmanto tikaiFotodetektors(gaismas detektori), nepieciešama epitaksiāla augšana, savukārt InP sistēmās pat pasīvie viļņvadi ir jāsagatavo ar epitaksiālu augšanu. Epitaksiskajai augšanai ir lielāks defektu blīvums nekā monokristālu augšanai, piemēram, no kristāla lietņa. InP viļņvadiem ir augsts refrakcijas indeksa kontrasts tikai šķērsvirzienā, savukārt uz silīcija bāzes veidotiem viļņvadiem ir augsts refrakcijas indeksa kontrasts gan šķērsvirzienā, gan garenvirzienā, kas ļauj silīcija bāzes ierīcēm sasniegt mazākus lieces rādiusus un citas kompaktākas struktūras. InGaAsP ir tieša joslas atstarpe, savukārt Si un Ge nav. Rezultātā InP materiālu sistēmas ir pārākas lāzera efektivitātes ziņā. InP sistēmu iekšējie oksīdi nav tik stabili un izturīgi kā Si, silīcija dioksīda (SiO2) iekšējie oksīdi. Silīcijs ir izturīgāks materiāls nekā InP, kas ļauj izmantot lielākus vafeļu izmērus, ti, no 300 mm (drīz tiks uzlabots līdz 450 mm), salīdzinot ar 75 mm InP. InPmodulatoriparasti ir atkarīgi no kvantu ierobežotā Starka efekta, kas ir jutīgs pret temperatūru temperatūras izraisītas joslas malu kustības dēļ. Turpretim silīcija bāzes modulatoru atkarība no temperatūras ir ļoti maza.

Silīcija fotonikas tehnoloģija parasti tiek uzskatīta par piemērotu tikai zemu izmaksu, neliela darbības rādiusa un liela apjoma produktiem (vairāk nekā 1 miljons vienību gadā). Tas ir tāpēc, ka ir plaši atzīts, ka masku un izstrādes izmaksu izplatīšanai ir nepieciešama liela vafeļu jauda, ​​un tassilīcija fotonikas tehnoloģijair būtiski veiktspējas trūkumi reģionālajos un tālsatiksmes produktu lietojumos. Tomēr patiesībā ir otrādi. Zemu izmaksu, neliela darbības rādiusa, augstas ražības lietojumos, vertikālās dobuma virsmas izstarojošais lāzers (VCSEL) untieši modulēts lāzers (DML lāzers) : tieši modulēts lāzers rada milzīgu konkurences spiedienu, un uz silīciju balstītās fotoniskās tehnoloģijas vājums, kas nevar viegli integrēt lāzerus, ir kļuvis par būtisku trūkumu. Turpretim metro, tālsatiksmes lietojumos, jo priekšroka tiek dota silīcija fotonikas tehnoloģijas un digitālās signālu apstrādes (DSP) integrēšanai kopā (kas bieži notiek augstas temperatūras vidē), lāzeru ir izdevīgāk atdalīt. Turklāt saskaņota noteikšanas tehnoloģija lielā mērā var kompensēt silīcija fotonikas tehnoloģijas trūkumus, piemēram, problēmu, ka tumšā strāva ir daudz mazāka nekā vietējā oscilatora fotostrāva. Tajā pašā laikā ir arī aplami uzskatīt, ka masku un izstrādes izmaksu segšanai ir nepieciešama liela vafeļu jauda, ​​jo silīcija fotonikas tehnoloģija izmanto mezglu izmērus, kas ir daudz lielāki nekā vismodernākie komplementārie metāla oksīda pusvadītāji (CMOS), tāpēc nepieciešamās maskas un ražošanas sērijas ir salīdzinoši lētas.