Porovnanie fotonických integrovaných materiálových systémov obvodu

Porovnanie fotonických integrovaných materiálových systémov obvodu
Obrázok 1 ukazuje porovnanie dvoch materiálových systémov, indium fosfor (INP) a kremíka (SI). Vďaka vzácnosti Indium robí INP drahším materiálom ako Si. Pretože obvody založené na kremíku zahŕňajú menší rast epitaxie, výťažok obvodov na báze kremíka je zvyčajne vyšší ako výťažok obvodov INP. V okruhom na báze kremíka, germánium (GE), ktoré sa zvyčajne používa iba vFotodetektor(detektory svetla), vyžaduje epitaxiálny rast, zatiaľ čo v systémoch INP sa musia aj pasívne vlnovody pripraviť epitaxným rastom. Epitaxiálny rast má tendenciu mať vyššiu hustotu defektov ako rast jednovrstvového kryštálu, napríklad z kryštálového ingotu. Waveguidy INP majú vysoký kontrast indexu lomu iba v priečnom, zatiaľ čo vlnovody založené na kremíku majú vysoký kontrast indexu lomu v priečne aj pozdĺžnom, čo umožňuje zariadeniam založeným na kremíku dosiahnuť menšie polomery ohybu a ďalšie kompaktnejšie štruktúry. Ingaasp má medzeru v priamej kapele, zatiaľ čo SI a GE nie. Výsledkom je, že materiálové systémy INP sú vynikajúce z hľadiska efektívnosti laserov. Vnútorné oxidy systémov INP nie sú také stabilné a robustné ako vnútorné oxidy Si, oxid kremíka (SiO2). Silikón je silnejší materiál ako INP, ktorý umožňuje použitie väčších veľkostí oblátok, tj od 300 mm (čoskoro sa upgraduje na 450 mm) v porovnaní so 75 mm v INP. InpmodulátoryZvyčajne závisí od kvantovo obmedzeného výrazného efektu, ktorý je citlivý na teplotu v dôsledku pohybu okraja pásma spôsobeného teplotou. Naopak, teplotná závislosť modulátorov na báze kremíka je veľmi malá.

Technológia kremíkovej fotoniky sa vo všeobecnosti považuje za vhodnú iba pre nízkonákladové výrobky s vysokým objemom (viac ako 1 milión kusov ročne). Je to preto, že sa všeobecne uznáva, že na šírenie nákladov na masku a vývoj sa vyžaduje veľké množstvo kapacity oblátky, a toTechnológia kremíkovej fotonikyMá významné výkonnostné nevýhody v regionálnych aplikáciách produktov a mestských produktov. V skutočnosti je však opak. V nízkonákladových aplikáciách s vysokým dosahom, vysokým výnosom, vertikálnym laserom emitujúceho povrchu dutiny (VCSEL) apriamy modulovaný laser (DML laser): Priamo modulovaný laser predstavuje obrovský konkurenčný tlak a slabosť fotonickej technológie založenej na kremíku, ktorá nemôže ľahko integrovať lasery, sa stala významnou nevýhodou. Naopak, v metre, aplikácie na dlhé vzdialenosti, v dôsledku preferencie technológie kremíkovej fotoniky a spracovania digitálneho signálu (DSP) (ktoré je často v prostredí s vysokou teplotou), je výhodnejšie oddeliť laser. Okrem toho môže koherentná technológia detekcie vyrovnať nedostatky technológie kremíkovej fotoniky do veľkej miery, ako je napríklad problém, že tmavý prúd je oveľa menší ako lokálny oscilátorový fotoprúd. Zároveň je tiež nesprávne myslieť si, že na pokrytie nákladov na masku a vývoja je potrebné veľké množstvo kapacity oblátky, pretože technológia kremíkovej fotoniky využíva veľkosť uzlov, ktoré sú oveľa väčšie ako najpokročilejšie doplnkové polovodiče oxidu kovu (CMOS), takže požadované masky a výrobné zjazdovky sú relatívne lacné.