Technológia kremíkovej fotoniky
Ako sa bude proces čipu postupne zmenšovať, rôzne efekty spôsobené prepojením sa stávajú dôležitým faktorom ovplyvňujúcim výkon čipu. Prepojenie čipov je jednou zo súčasných technických prekážok a tento problém môže vyriešiť optoelektronická technológia na báze kremíka. Kremíková fotonická technológia je anoptická komunikáciatechnológia, ktorá využíva na prenos údajov laserový lúč namiesto elektronického polovodičového signálu. Ide o technológiu novej generácie založenú na kremíku a substrátových materiáloch na báze kremíka a využíva existujúci proces CMOSoptické zariadenierozvoja a integrácie. Jeho najväčšou výhodou je, že má veľmi vysokú prenosovú rýchlosť, vďaka ktorej môže byť rýchlosť prenosu dát medzi jadrami procesora 100-krát alebo viac rýchlejšia a energetická účinnosť je tiež veľmi vysoká, preto sa považuje za novú generáciu polovodičov. technológie.
Historicky bola kremíková fotonika vyvinutá na SOI, ale doštičky SOI sú drahé a nie sú nevyhnutne najlepším materiálom pre všetky rôzne fotonické funkcie. Súčasne so zvyšujúcou sa rýchlosťou prenosu údajov sa vysokorýchlostná modulácia na kremíkových materiáloch stáva prekážkou, takže na dosiahnutie vyššieho výkonu boli vyvinuté rôzne nové materiály, ako sú filmy LNO, InP, BTO, polyméry a plazmové materiály.
Veľký potenciál kremíkovej fotoniky spočíva v integrácii viacerých funkcií do jedného obalu a vo výrobe väčšiny alebo všetkých z nich ako súčasti jedného čipu alebo sady čipov s použitím rovnakých výrobných zariadení, aké sa používajú na zostavenie pokročilých mikroelektronických zariadení (pozri obrázok 3). . Tým sa radikálne znížia náklady na prenos dátoptické vláknaa vytvárať príležitosti pre rôzne radikálne nové aplikácie vfotonika, čo umožňuje výstavbu veľmi zložitých systémov za veľmi nízke náklady.
Objavuje sa mnoho aplikácií pre komplexné kremíkové fotonické systémy, najbežnejšie sú dátové komunikácie. To zahŕňa širokopásmovú digitálnu komunikáciu pre aplikácie s krátkym dosahom, komplexné modulačné schémy pre aplikácie na veľké vzdialenosti a koherentnú komunikáciu. Okrem dátovej komunikácie sa v biznise aj na akademickej pôde skúma veľké množstvo nových aplikácií tejto technológie. Medzi tieto aplikácie patria: nanofotonika (nano-optomechanika) a fyzika kondenzovaných látok, biosnímanie, nelineárna optika, systémy LiDAR, optické gyroskopy, RF integrovanéoptoelektronika, integrované rádiové transceivery, koherentná komunikácia, novésvetelné zdroje, redukcia laserového šumu, plynové senzory, integrovaná fotonika s veľmi dlhými vlnovými dĺžkami, vysokorýchlostné a mikrovlnné spracovanie signálu atď. Obzvlášť sľubné oblasti zahŕňajú biosnímanie, zobrazovanie, lidar, inerciálne snímanie, hybridné fotonicko-rádiofrekvenčné integrované obvody (RFics) a signál spracovanie.
Čas odoslania: júl-02-2024