Технологія кремнієвої фотоніки

Технологія кремнієвої фотоніки

Оскільки процес чіпа поступово зменшуватиметься, різноманітні ефекти, викликані з’єднанням, стають важливим фактором, що впливає на продуктивність чіпа. Взаємозв’язок мікросхем є одним із поточних технічних вузьких місць, і технологія оптоелектроніки на основі кремнію може вирішити цю проблему. Кремнієва фотонна технологія єоптичний зв'язоктехнологія, яка використовує лазерний промінь замість сигналу електронного напівпровідника для передачі даних. Це технологія нового покоління, яка базується на кремнії та матеріалах підкладки на основі кремнію та використовує існуючий процес CMOS дляоптичний приладрозвитку та інтеграції. Його найбільша перевага полягає в тому, що він має дуже високу швидкість передачі, що може збільшити швидкість передачі даних між ядрами процесора в 100 і більше разів швидше, а енергоефективність також дуже висока, тому він вважається напівпровідником нового покоління. технології.

Історично склалося так, що кремнієва фотоніка розроблялася на основі КНІ, але пластини КНІ є дорогими і не обов’язково найкращим матеріалом для всіх різних функцій фотоніки. Водночас із збільшенням швидкості передачі даних високошвидкісна модуляція на кремнієвих матеріалах стає вузьким місцем, тому для досягнення вищої продуктивності було розроблено різноманітні нові матеріали, такі як плівки LNO, InP, BTO, полімери та плазмові матеріали.

Великий потенціал кремнієвої фотоніки полягає в об’єднанні багатьох функцій в єдиному корпусі та виготовленні більшості чи всіх із них у складі одного чіпа або стосу чіпів, використовуючи ті самі виробничі потужності, що використовуються для створення передових мікроелектронних пристроїв (див. рис. 3). . Це дозволить радикально знизити вартість передачі данихоптичні волокнаі створити можливості для різноманітних радикально нових застосувань уфотоніка, що дозволяє будувати дуже складні системи за дуже помірну вартість.

З’являється багато застосувань для складних кремнієвих фотонних систем, найпоширенішим з яких є передача даних. Це включає в себе високосмуговий цифровий зв'язок для додатків малої відстані, складні схеми модуляції для додатків на великій відстані та когерентний зв'язок. На додаток до передачі даних, велика кількість нових застосувань цієї технології досліджується як у бізнесі, так і в наукових колах. Ці програми включають: нанофотоніку (нано оптомеханіку) і фізику конденсованих речовин, біосенсор, нелінійну оптику, системи LiDAR, оптичні гіроскопи, інтегровані радіочастотиоптоелектроніка, інтегровані радіостанції, когерентний зв'язок, новджерела світла, лазерне шумозаглушення, газові датчики, інтегрована фотоніка з дуже довгою довжиною хвилі, високошвидкісна та мікрохвильова обробка сигналів тощо. Особливо перспективні галузі включають біосенсор, зображення, лідар, інерційне зондування, гібридні фотонно-радіочастотні інтегральні схеми (RFics) і сигнали обробки.