Tehnologija silicijske fotonike

Tehnologija silicijske fotonike

Kako se proces čipa postupno smanjuje, razni učinci uzrokovani međusobnim povezivanjem postaju važan čimbenik koji utječe na performanse čipa. Međusobno povezivanje čipova jedno je od trenutnih tehničkih uskih grla, a optoelektronička tehnologija temeljena na siliciju mogla bi riješiti taj problem. Silicijska fotonska tehnologija je...optička komunikacijatehnologija koja koristi lasersku zraku umjesto elektroničkog poluvodičkog signala za prijenos podataka. To je tehnologija nove generacije temeljena na siliciju i materijalima supstrata na bazi silicija te koristi postojeći CMOS proces zaoptički uređajrazvoj i integracija. Njegova najveća prednost je vrlo visoka brzina prijenosa, koja može ubrzati prijenos podataka između jezgri procesora 100 ili više puta, a energetska učinkovitost je također vrlo visoka, pa se smatra novom generacijom poluvodičke tehnologije.

Povijesno gledano, silicijska fotonika razvijana je na SOI-u, ali SOI pločice su skupe i nisu nužno najbolji materijal za sve različite fotoničke funkcije. Istovremeno, kako se brzine prijenosa podataka povećavaju, modulacija velike brzine na silicijskim materijalima postaje usko grlo, pa je razvijen niz novih materijala poput LNO filmova, InP-a, BTO-a, polimera i plazma materijala kako bi se postigle veće performanse.

Veliki potencijal silicijske fotonike leži u integraciji više funkcija u jedno pakiranje i proizvodnji većine ili svih njih, kao dijela jednog čipa ili snopa čipova, koristeći iste proizvodne pogone koji se koriste za izgradnju naprednih mikroelektroničkih uređaja (vidi sliku 3). To će radikalno smanjiti troškove prijenosa podataka.optička vlaknai stvoriti prilike za razne radikalno nove primjene ufotonika, što omogućuje izgradnju vrlo složenih sustava uz vrlo umjerene troškove.

Pojavljuju se mnoge primjene za složene silicijske fotonske sustave, a najčešće su podatkovne komunikacije. To uključuje digitalne komunikacije velike propusnosti za primjene kratkog dometa, složene modulacijske sheme za primjene na velikim udaljenostima i koherentne komunikacije. Osim podatkovne komunikacije, istražuje se velik broj novih primjena ove tehnologije u poslovnom i akademskom svijetu. Te primjene uključuju: nanofotoniku (nano optomehaniku) i fiziku kondenzirane materije, biosenzore, nelinearnu optiku, LiDAR sustave, optičke žiroskope, RF integrirane...optoelektronika, integrirani radio primopredajnici, koherentne komunikacije, novoizvori svjetlosti, lasersko smanjenje šuma, plinski senzori, integrirana fotonika vrlo dugih valnih duljina, obrada signala velike brzine i mikrovalova itd. Posebno obećavajuća područja uključuju biosenzore, snimanje, lidar, inercijalno očitavanje, hibridne fotonsko-radiofrekventne integrirane krugove (RFic) i obradu signala.