Usporedba materijala fotonskih integriranih sklopova

Usporedba materijala fotonskih integriranih sklopova
Slika 1 prikazuje usporedbu dva materijalna sustava, indija fosfora (InP) i silicija (Si). Rijetkost indija čini InP skupljim materijalom od Si. Budući da sklopovi temeljeni na siliciju uključuju manji epitaksijalni rast, iskoristivost sklopova temeljenih na siliciju obično je veća nego kod InP sklopova. U krugovima na bazi silicija, germanij (Ge), koji se obično koristi samo uFotodetektor(detektori svjetla), zahtijeva epitaksijalni rast, dok se u InP sustavima čak i pasivni valovod mora pripremiti epitaksijalnim rastom. Epitaksijalni rast obično ima veću gustoću defekata nego rast pojedinačnog kristala, kao što je iz kristalnog ingota. InP valovod ima visok kontrast indeksa loma samo u poprečnom smjeru, dok valovod na bazi silicija ima visok kontrast indeksa loma u poprečnom i uzdužnom smjeru, što omogućuje uređajima na bazi silicija postizanje manjih radijusa savijanja i drugih kompaktnijih struktura. InGaAsP ima izravni zabranjeni pojas, dok ga Si i Ge nemaju. Kao rezultat toga, sustavi InP materijala su superiorniji u smislu učinkovitosti lasera. Intrinzični oksidi InP sustava nisu tako stabilni i robusni kao intrinzični oksidi Si, silicijevog dioksida (SiO2). Silicij je jači materijal od InP-a, što omogućuje korištenje većih dimenzija pločica, tj. od 300 mm (uskoro će se nadograditi na 450 mm) u usporedbi sa 75 mm u InP-u. InPmodulatoriobično ovise o kvantno ograničenom Starkovom učinku, koji je osjetljiv na temperaturu zbog pomicanja rubova pojasa uzrokovanog temperaturom. Nasuprot tome, temperaturna ovisnost modulatora na bazi silicija vrlo je mala.

Tehnologija silicijske fotonike općenito se smatra prikladnom samo za jeftine proizvode kratkog dometa i velikih količina (više od 1 milijuna komada godišnje). To je zato što je općeprihvaćeno da je za širenje maske i troškove razvoja potrebna velika količina kapaciteta pločica, te dasilicijeva fotonička tehnologijaima značajne nedostatke performansi u regionalnim i dugolinijskim primjenama proizvoda od grada do grada. U stvarnosti je, međutim, suprotno. U jeftinim primjenama kratkog dometa s visokim prinosom, površinski emitirajući laser s okomitom šupljinom (VCSEL) iizravno modulirani laser (DML laser) : izravno modulirani laser predstavlja veliki konkurentski pritisak, a slabost fotonske tehnologije temeljene na siliciju koja ne može lako integrirati lasere postala je značajan nedostatak. Nasuprot tome, u metro aplikacijama na velikim udaljenostima, zbog sklonosti integraciji tehnologije silicijske fotonike i digitalne obrade signala (DSP) zajedno (što je često u okruženjima s visokom temperaturom), povoljnije je razdvojiti laser. Osim toga, tehnologija koherentne detekcije može u velikoj mjeri nadoknaditi nedostatke tehnologije silicijske fotonike, kao što je problem da je tamna struja mnogo manja od fotostruje lokalnog oscilatora. Istodobno, također je pogrešno misliti da je potrebna velika količina kapaciteta pločica za pokrivanje troškova maske i razvoja, jer tehnologija silicijske fotonike koristi veličine čvorova koje su puno veće od najnaprednijih komplementarnih metalnih oksidnih poluvodiča (CMOS), tako da su potrebne maske i proizvodne serije relativno jeftine.