Silīcija fotonikas tehnoloģija

Silīcija fotonikas tehnoloģija

Mikroshēmas procesam pakāpeniski sarūkot, dažādi savienojumu radītie efekti kļūst par svarīgu faktoru, kas ietekmē mikroshēmas veiktspēju. Mikroshēmu savienojumi ir viena no pašreizējām tehniskajām vājajām vietām, un uz silīcija bāzes veidotā optoelektronikas tehnoloģija varētu atrisināt šo problēmu. Silīcija fotonu tehnoloģija iroptiskā komunikācijatehnoloģija, kas datu pārraidei izmanto lāzera staru elektroniska pusvadītāju signāla vietā. Tā ir jaunas paaudzes tehnoloģija, kuras pamatā ir silīcijs un uz silīcija bāzes veidoti substrātu materiāli, un izmanto esošo CMOS procesu.optiskā ierīceizstrāde un integrācija. Tās lielākā priekšrocība ir ļoti augsts pārraides ātrums, kas var palielināt datu pārraides ātrumu starp procesora kodoliem 100 vai vairāk reižu, un arī energoefektivitāte ir ļoti augsta, tāpēc to uzskata par jaunas paaudzes pusvadītāju tehnoloģiju.

Vēsturiski silīcija fotonika ir izstrādāta uz SOI, taču SOI plāksnes 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 šķērsli, tāpēc ir izstrādāti dažādi jauni materiāli, piemēram, LNO plēves, InP, BTO, polimēri un plazmas materiāli, lai sasniegtu augstāku veiktspēju.

Silīcija fotonikas lielais potenciāls slēpjas vairāku funkciju integrēšanā vienā korpusā un lielākās daļas vai visu to ražošanā kā vienas mikroshēmas vai mikroshēmu komplekta daļā, izmantojot tās pašas ražošanas iekārtas, ko izmanto modernu mikroelektronisko ierīču ražošanai (sk. 3. attēlu). Tas radikāli samazinās datu pārsūtīšanas izmaksas, izmantojotoptiskās šķiedrasun radīt iespējas dažādiem radikāli jauniem pielietojumiemfotonika, kas ļauj izveidot ļoti sarežģītas sistēmas par ļoti nelielām izmaksām.

Sarežģītām silīcija fotoniskām sistēmām rodas daudzi pielietojumi, visizplatītākie ir datu pārraide. Tas ietver liela joslas platuma digitālos sakarus īsa darbības rādiusa lietojumprogrammām, sarežģītas modulācijas shēmas tālsatiksmes lietojumprogrammām un koherentus sakarus. Papildus datu pārraidei gan uzņēmējdarbībā, gan akadēmiskajā vidē tiek pētīts liels skaits jaunu šīs tehnoloģijas pielietojumu. Šie pielietojumi ietver: nanofotoniku (nanooptomehāniku) un kondensētās vielas fiziku, biosensorus, nelineāro optiku, LiDAR sistēmas, optiskos žiroskopus, RF integrētosoptoelektronika, integrēti radio raidītāji-uztvērēji, saskaņota komunikācija, jaunigaismas avoti, lāzera trokšņu samazināšana, gāzes sensori, ļoti gara viļņa garuma integrētā fotonika, ātrdarbīga un mikroviļņu signālu apstrāde utt. Īpaši daudzsološas jomas ir biosensori, attēlveidošana, lidars, inerciālā sensori, hibrīdas fotoniskās-radiofrekvences integrētās shēmas (RFics) un signālu apstrāde.