Technologia fotoniki krzemowej
W miarę jak proces chipa będzie się stopniowo kurczył, różne efekty spowodowane przez połączenia międzyukładowe staną się ważnym czynnikiem wpływającym na wydajność chipa. Połączenia międzyukładowe są jednym z obecnych wąskich gardeł technicznych, a technologia optoelektroniki oparta na krzemie może rozwiązać ten problem. Technologia fotoniczna krzemu jestkomunikacja optycznatechnologia wykorzystująca wiązkę lasera zamiast elektronicznego sygnału półprzewodnikowego do przesyłania danych. Jest to technologia nowej generacji oparta na krzemie i materiałach podłoża na bazie krzemu i wykorzystuje istniejący proces CMOS dourządzenie optycznerozwój i integracja. Jego największą zaletą jest bardzo wysoka szybkość transmisji, która może sprawić, że prędkość transmisji danych między rdzeniami procesora będzie 100 razy lub więcej szybsza, a wydajność energetyczna jest również bardzo wysoka, dlatego jest uważany za nową generację technologii półprzewodnikowej.
Historycznie fotonika krzemowa była rozwijana na SOI, ale wafle SOI są drogie i niekoniecznie są najlepszym materiałem do wszystkich różnych funkcji fotonicznych. Jednocześnie, wraz ze wzrostem szybkości transmisji danych, szybka modulacja na materiałach krzemowych staje się wąskim gardłem, więc opracowano wiele nowych materiałów, takich jak folie LNO, InP, BTO, polimery i materiały plazmowe, aby osiągnąć wyższą wydajność.
Ogromny potencjał fotoniki krzemowej polega na zintegrowaniu wielu funkcji w jednym pakiecie i produkcji większości lub wszystkich z nich, jako części pojedynczego układu scalonego lub stosu układów scalonych, przy użyciu tych samych zakładów produkcyjnych, które są używane do budowy zaawansowanych urządzeń mikroelektronicznych (patrz rysunek 3). Dzięki temu radykalnie zmniejszą się koszty przesyłania danych przezwłókna optycznei stworzyć możliwości dla wielu radykalnych nowych zastosowańfotonika, co pozwala na budowę niezwykle złożonych systemów przy bardzo umiarkowanych kosztach.
Pojawia się wiele zastosowań dla złożonych krzemowych systemów fotonicznych, z których najpowszechniejszym jest komunikacja danych. Obejmuje to szerokopasmową komunikację cyfrową do zastosowań krótkiego zasięgu, złożone schematy modulacji do zastosowań dalekiego zasięgu i spójną komunikację. Oprócz komunikacji danych, wiele nowych zastosowań tej technologii jest badanych zarówno w biznesie, jak i w środowisku akademickim. Zastosowania te obejmują: nanofotonikę (nanooptomechanikę) i fizykę materii skondensowanej, bioczujniki, optykę nieliniową, systemy LiDAR, żyroskopy optyczne, zintegrowane RFoptoelektronika, zintegrowane transceivery radiowe, komunikacja koherentna, noweźródła światła, redukcja szumów laserowych, czujniki gazu, zintegrowana fotonika o bardzo długiej długości fali, szybkie przetwarzanie sygnałów mikrofalowych itp. Szczególnie obiecujące obszary obejmują bioczujniki, obrazowanie, lidar, czujniki bezwładnościowe, hybrydowe układy scalone fotoniczne i częstotliwości radiowej (RFic) oraz przetwarzanie sygnałów.
Czas publikacji: 02-07-2024