Технология кремниевой фотоники

Технология кремниевой фотоники

По мере постепенного уменьшения размеров микросхемы, различные эффекты, вызванные межсоединениями, становятся важным фактором, влияющим на производительность чипа. Межсоединения микросхем являются одним из современных технических узких мест, и технология оптоэлектроники на основе кремния может решить эту проблему. Кремниевая фотонная технология — этооптическая связьТехнология, использующая лазерный луч вместо электронного полупроводникового сигнала для передачи данных. Это технология нового поколения, основанная на кремнии и кремниевых подложках, и использующая существующий CMOS-процесс.оптическое устройствоРазработка и интеграция. Его главное преимущество — очень высокая скорость передачи данных, позволяющая увеличить скорость передачи данных между процессорными ядрами в 100 раз и более, а также высокая энергоэффективность, поэтому он считается полупроводниковой технологией нового поколения.

Исторически кремниевая фотоника развивалась на основе кремниевой подложки на изоляторе (SOI), но SOI-пластины дороги и не всегда являются лучшим материалом для всех различных фотонных функций. В то же время, по мере увеличения скорости передачи данных, высокоскоростная модуляция на кремниевых материалах становится узким местом, поэтому для достижения более высоких характеристик были разработаны различные новые материалы, такие как пленки LNO, InP, BTO, полимеры и плазменные материалы.

Огромный потенциал кремниевой фотоники заключается в интеграции множества функций в единый корпус и производстве большинства или всех из них в составе одного чипа или стека чипов с использованием тех же производственных мощностей, что и для создания передовых микроэлектронных устройств (см. рис. 3). Это позволит радикально снизить стоимость передачи данных.оптические волокнаи создавать возможности для множества принципиально новых применений вфотоникаЭто позволяет создавать высокосложные системы при очень скромных затратах.

В настоящее время появляется множество применений сложных кремниевых фотонных систем, наиболее распространенным из которых является передача данных. Это включает в себя высокоскоростную цифровую связь для ближних расстояний, сложные схемы модуляции для дальних расстояний и когерентную связь. Помимо передачи данных, в бизнесе и академической среде исследуется большое количество новых применений этой технологии. К таким применениям относятся: нанофотоника (нанооптомеханика) и физика конденсированных сред, биосенсорика, нелинейная оптика, системы LiDAR, оптические гироскопы, радиочастотные интегральные схемы.оптоэлектроникаинтегрированные радиоприёмники, когерентная связь, новыеисточники светаК числу перспективных областей относятся снижение лазерного шума, газовые датчики, интегральная фотоника на сверхдлинных волнах, высокоскоростная и микроволновая обработка сигналов и т.д. Особые области включают биосенсорику, визуализацию, лидар, инерциальное зондирование, гибридные фотонно-радиочастотные интегральные схемы (РЧИС) и обработку сигналов.