Tehnologija silicijske fotonike

Tehnologija silicijske fotonike

Kako će se proces čipa postupno smanjivati, različiti učinci uzrokovani interkonekcijom 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 ovaj problem. Silicijska fotonska tehnologija jeoptička komunikacijatehnologija koja za prijenos podataka koristi lasersku zraku umjesto elektroničkog poluvodičkog signala. To je tehnologija nove generacije koja se temelji na siliciju i supstratnim materijalima na bazi silicija i koristi postojeći CMOS proces zaoptički uređajrazvoj i integracija. Njegova najveća prednost je što ima vrlo visoku brzinu prijenosa, što može učiniti brzinu prijenosa podataka između jezgri procesora 100 puta ili više bržom, a energetska učinkovitost je također vrlo visoka, pa se smatra novom generacijom poluvodiča tehnologija.

Povijesno gledano, silicijska fotonika se razvijala na SOI, ali SOI pločice su skupe i nisu nužno najbolji materijal za sve različite funkcije fotonike. U isto vrijeme, kako se brzine prijenosa podataka povećavaju, brza modulacija na silicijskim materijalima postaje usko grlo, pa su razvijeni razni novi materijali kao što su LNO filmovi, InP, BTO, polimeri i plazma materijali kako bi se postigla veća učinkovitost.

Veliki potencijal silicijske fotonike leži u integraciji višestrukih funkcija u jedan paket i proizvodnji većine ili svih njih, kao dijela jednog čipa ili niza čipova, koristeći iste proizvodne pogone koji se koriste za izradu naprednih mikroelektroničkih uređaja (vidi sliku 3). . Time ćete radikalno smanjiti troškove prijenosa podatakaoptička vlaknai stvoriti prilike za razne radikalne nove primjenefotonika, što omogućuje izgradnju vrlo složenih sustava uz vrlo skromne troškove.

Pojavljuju se mnoge primjene za složene silicijeve fotonske sustave, a najčešća je podatkovna komunikacija. To uključuje digitalne komunikacije velike propusnosti za aplikacije kratkog dometa, složene modulacijske sheme za aplikacije na velikim udaljenostima i koherentne komunikacije. Osim podatkovne komunikacije, veliki broj novih primjena ove tehnologije istražuje se kako u poslovnom tako iu akademskom svijetu. Ove primjene uključuju: nanofotoniku (nano opto-mehaniku) i fiziku kondenzirane tvari, biosenziranje, nelinearnu optiku, LiDAR sustave, optičke žiroskope, integrirani RFoptoelektronika, integrirani radio primopredajnici, koherentne komunikacije, novoizvora svjetlosti, lasersko smanjenje buke, senzori plina, integrirana fotonika vrlo dugih valnih duljina, brza i mikrovalna obrada signala, itd. Osobito obećavajuća područja uključuju biosenzor, slikanje, lidar, inercijski senzor, hibridne fotonsko-radio frekvencijske integrirane krugove (RFics) i signal obrada.