Технология кремниевой фотоники
Поскольку процесс чипа будет постепенно сокращаться, различные эффекты, вызванные межсоединениями, становятся важным фактором, влияющим на производительность чипа. Межсоединения чипов являются одним из современных технических узких мест, и технология оптоэлектроники на основе кремния может решить эту проблему. Технология фотоники на основе кремния являетсяоптическая связьТехнология, которая использует лазерный луч вместо электронного полупроводникового сигнала для передачи данных. Это технология нового поколения, основанная на кремнии и материалах подложки на основе кремния, и использует существующий процесс CMOS дляоптическое устройстворазработка и интеграция. Его самое большое преимущество в том, что он имеет очень высокую скорость передачи, что может сделать скорость передачи данных между ядрами процессора в 100 раз и более быстрее, а энергоэффективность также очень высока, поэтому он считается новым поколением полупроводниковой технологии.
Исторически кремниевая фотоника разрабатывалась на основе SOI, но пластины SOI дороги и не обязательно являются лучшим материалом для всех различных функций фотоники. В то же время, по мере увеличения скорости передачи данных, высокоскоростная модуляция на кремниевых материалах становится узким местом, поэтому были разработаны различные новые материалы, такие как пленки LNO, InP, BTO, полимеры и плазменные материалы, для достижения более высокой производительности.
Огромный потенциал кремниевой фотоники заключается в интеграции множества функций в один пакет и производстве большинства или всех из них, как части одного чипа или стека чипов, с использованием тех же производственных мощностей, которые используются для создания современных микроэлектронных устройств (см. Рисунок 3). Это радикально снизит стоимость передачи данных пооптические волокнаи создать возможности для различных радикально новых приложений вфотоника, что позволяет создавать сложнейшие системы при весьма скромных затратах.
Появляется много приложений для сложных кремниевых фотонных систем, наиболее распространенным из которых является передача данных. Это включает в себя цифровую связь с высокой пропускной способностью для приложений на короткие расстояния, сложные схемы модуляции для приложений на большие расстояния и когерентную связь. Помимо передачи данных, большое количество новых приложений этой технологии изучается как в бизнесе, так и в академических кругах. Эти приложения включают: нанофотонику (нанооптомеханику) и физику конденсированных сред, биосенсорику, нелинейную оптику, системы LiDAR, оптические гироскопы, интегрированные радиочастотныеоптоэлектроника, интегрированные радиопередатчики, когерентная связь, новыеисточники света, лазерное шумоподавление, газовые датчики, сверхдлинноволновая интегрированная фотоника, высокоскоростная и микроволновая обработка сигналов и т. д. Особенно перспективными направлениями являются биосенсорика, визуализация, лидар, инерциальное зондирование, гибридные фотонно-радиочастотные интегральные схемы (RFics) и обработка сигналов.
Время публикации: 02-07-2024