Fotonisko integrēto shēmu materiālu sistēmu salīdzinājums

Fotonisko integrēto shēmu materiālu sistēmu salīdzinājums
1. attēlā ir 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 ietver mazāku epitaksiālo augšanu, uz silīcija bāzes veidoto shēmu ražība parasti ir augstāka nekā InP shēmām. Uz silīcija bāzes veidotajās shēmās germānijs (Ge), ko parasti izmanto tikaiFotodetektors(gaismas detektori), nepieciešama epitaksiāla augšana, savukārt InP sistēmās pat pasīvie viļņvadi ir jāsagatavo, izmantojot epitaksiālu augšanu. Epitaksiālajai augšanai parasti ir lielāks defektu blīvums nekā monokristāla augšanai, piemēram, no kristāla stieņa. 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 uz silīcija bāzes veidotām ierīcēm sasniegt mazākus lieces rādiusus un citas kompaktākas struktūras. InGaAsP ir tieša joslas atstarpe, savukārt Si un Ge tādas nav. Tā rezultātā InP materiālu sistēmas ir pārākas lāzera efektivitātes ziņā. InP sistēmu iekšējie oksīdi nav tik stabili un izturīgi kā Si iekšējie oksīdi, silīcija dioksīds (SiO2). Silīcijs ir stiprāks materiāls nekā InP, kas ļauj izmantot lielākus vafeļu izmērus, t.i., no 300 mm (drīzumā tiks palielināts līdz 450 mm), salīdzinot ar 75 mm InP. InPmodulatoriparasti ir atkarīgi no kvantu ierobežotā Starka efekta, kas ir jutīgs pret temperatūru joslas malas kustības dēļ, ko izraisa temperatūra. Turpretī silīcija bāzes modulatoru atkarība no temperatūras ir ļoti maza.

Silīcija fotonikas tehnoloģija parasti tiek uzskatīta par piemērotu tikai zemu izmaksu, īsa darbības rādiusa, liela apjoma produktiem (vairāk nekā 1 miljons vienību gadā). Tas ir tāpēc, ka ir plaši atzīts, ka masku un izstrādes izmaksu segšanai ir nepieciešams liels vafeļu apjoms, un kasilīcija fotonikas tehnoloģijair ievērojami veiktspējas trūkumi pilsētu reģionālajos un tālsatiksmes produktu lietojumos. Tomēr patiesībā ir pretēji. Zemu izmaksu, īsa darbības rādiusa, augstas ražības lietojumos vertikālais rezonatora virsmas izstarojošais lāzers (VCSEL) untieši modulēts lāzers (DML lāzers): tieši modulēts lāzers rada milzīgu konkurences spiedienu, un silīcija bāzes fotoniskās tehnoloģijas vājums, kas nespēj viegli integrēt lāzerus, ir kļuvis par būtisku trūkumu. Turpretī metro un tālsatiksmes lietojumprogrammās, ņemot vērā priekšroku silīcija fotonikas tehnoloģijas un digitālās signāla apstrādes (DSP) integrācijai kopā (kas bieži notiek augstas temperatūras vidē), ir izdevīgāk atdalīt lāzeru. Turklāt koherentās detekcijas tehnoloģija var lielā mērā kompensēt silīcija fotonikas tehnoloģijas trūkumus, piemēram, problēmu, ka tumšā strāva ir daudz mazāka nekā lokālā oscilatora fotostrāva. Tajā pašā laikā ir arī nepareizi domāt, ka masku un izstrādes izmaksu segšanai ir nepieciešams liels vafeļu ietilpības apjoms, jo silīcija fotonikas tehnoloģija izmanto mezglu izmērus, kas ir daudz lielāki nekā vismodernākie komplementārie metālu oksīdu pusvadītāji (CMOS), tāpēc nepieciešamās maskas un ražošanas apjomi ir salīdzinoši lēti.