Silīcija fotonikas tehnoloģija

Silīcija fotonikas tehnoloģija

Tā kā mikroshēmas process pakāpeniski samazināsies, dažādi starpsavienojuma radītie efekti kļūst par svarīgu faktoru, kas ietekmē mikroshēmas veiktspēju. Mikroshēmu starpsavienojums ir viens no pašreizējiem tehniskajiem trūkumiem, un uz silīciju balstīta optoelektronikas tehnoloģija var atrisināt šo problēmu. Silīcija fotoniskā tehnoloģija iroptiskā komunikācijatehnoloģija, kas datu pārraidei izmanto lāzera staru, nevis elektronisko pusvadītāju signālu. Tā ir jaunas paaudzes tehnoloģija, kuras pamatā ir silīcijs un silīcija bāzes materiāli, un tajā tiek izmantots esošais CMOS process.optiskā ierīceattīstība un integrācija. Tā lielākā priekšrocība ir tā, ka tam ir ļoti augsts pārraides ātrums, kas var padarīt datu pārraides ātrumu starp procesora kodoliem 100 vai vairāk reižu ātrāku, kā arī energoefektivitāte ir ļoti augsta, tāpēc tas tiek uzskatīts par jaunas paaudzes pusvadītāju. tehnoloģija.

Vēsturiski silīcija fotonika ir izstrādāta uz SOI, taču SOI vafeles ir dārgas un ne vienmēr ir labākais materiāls visām dažādajām fotonikas funkcijām. Tajā pašā laikā, palielinoties datu pārraides ātrumam, ātrgaitas modulācija uz silīcija materiāliem kļūst par vājo vietu, tāpēc, lai sasniegtu augstāku veiktspēju, ir izstrādāti dažādi jauni materiāli, piemēram, LNO plēves, InP, BTO, polimēri un plazmas materiāli.

Silīcija fotonikas lielais potenciāls slēpjas vairāku funkciju integrēšanā vienā iepakojumā un lielāko vai visu to izgatavošanā kā daļu no vienas mikroshēmas vai mikroshēmu kaudzes, izmantojot tās pašas ražošanas iekārtas, ko izmanto modernu mikroelektronisko ierīču izgatavošanai (sk. 3. attēlu). . Tas radikāli samazinās datu pārsūtīšanas izmaksasoptiskās šķiedrasun radīt iespējas dažādām radikāli jaunām lietojumprogrammāmfotonika, kas ļauj būvēt ļoti sarežģītas sistēmas par ļoti pieticīgām izmaksām.

Sarežģītām silīcija fotoniskajām sistēmām tiek parādīti daudzi lietojumi, no kuriem visizplatītākā ir datu komunikācija. Tas ietver liela joslas platuma digitālos sakarus maza darbības attāluma lietojumiem, sarežģītas modulācijas shēmas tālsatiksmes lietojumprogrammām un saskaņotus sakarus. Papildus datu komunikācijai tiek pētīts liels skaits jaunu šīs tehnoloģijas pielietojumu gan uzņēmējdarbībā, gan akadēmiskajā vidē. Šie lietojumi ietver: nanofotoniku (nano optomehāniku) un kondensēto vielu fiziku, biosensēšanu, nelineāro optiku, LiDAR sistēmas, optiskos žiroskopus, RF integrētusoptoelektronika, integrēti radio raiduztvērēji, koherentie sakari, jaungaismas avoti, lāzera trokšņu samazināšana, gāzes sensori, ļoti liela viļņa garuma integrētā fotonika, ātrgaitas un mikroviļņu signālu apstrāde utt. Īpaši daudzsološas jomas ietver biosensēšanu, attēlveidošanu, lidaru, inerciālo sensoru, hibrīda fotoniskās radiofrekvences integrālās shēmas (RFics) un signālu apstrāde.