Optoelektronika integriga metodo

Optoelektronikajintegriga metodo

La integriĝo defotonikokaj elektroniko estas ŝlosila paŝo por plibonigi la kapablojn de informpretigaj sistemoj, ebligante pli rapidajn transigajn tarifojn, pli malaltan energikonsumon kaj pli kompaktajn aparatdezajnojn, kaj malfermante grandegajn novajn ŝancojn por sistemdezajno. Integrigaj metodoj estas ĝenerale dividitaj en du kategoriojn: monolita integriĝo kaj multi-blata integriĝo.

Monolita integriĝo
Monolita integriĝo implikas produkti fotonajn kaj elektronikajn komponentojn sur la sama substrato, kutime uzante kongruajn materialojn kaj procezojn. Tiu aliro temigas kreado de senjunta interfaco inter lumo kaj elektro ene de ununura blato.
Avantaĝoj:
1. Redukti interkonektigajn perdojn: Meti fotonojn kaj elektronikajn komponantojn en proksiman proksimecon minimumigas signalajn perdojn asociitajn kun ekster-blataj konektoj.
2, Plibonigita rendimento: Pli strikta integriĝo povas konduki al pli rapidaj datumtransiga rapido pro pli mallongaj signalvojoj kaj reduktita latencia.
3, Malgranda grandeco: Monolita integriĝo permesas tre kompaktajn aparatojn, kiuj estas precipe utilaj por spac-limigitaj aplikoj, kiel datumcentroj aŭ porteblaj aparatoj.
4, reduktu energikonsumon: forigu la bezonon de apartaj pakaĵoj kaj longdistancaj interkonektiĝoj, kiuj povas signife redukti potencon.
Defio:
1) Materiala kongruo: Trovi materialojn kiuj subtenas kaj altkvalitajn elektronojn kaj fotonikajn funkciojn povas esti malfacila ĉar ili ofte postulas malsamajn ecojn.
2, proceza kongruo: Integri la diversajn fabrikajn procezojn de elektroniko kaj fotonoj sur la sama substrato sen degradi la agadon de iu ajn komponanto estas kompleksa tasko.
4, Kompleksa fabrikado: La alta precizeco postulata por elektronikaj kaj fotonaj strukturoj pliigas la kompleksecon kaj koston de fabrikado.

Multi-blata integriĝo
Ĉi tiu aliro permesas pli grandan flekseblecon en elektado de materialoj kaj procezoj por ĉiu funkcio. En ĉi tiu integriĝo, la elektronikaj kaj fotonaj komponantoj venas de malsamaj procezoj kaj tiam estas kunvenitaj kaj metitaj sur komunan pakaĵon aŭ substraton (Figuro 1). Nun ni listigu la ligajn reĝimojn inter optoelektronikaj blatoj. Rekta ligado: Tiu tekniko implikas la rektan fizikan kontakton kaj ligadon de du planaj surfacoj, kutime faciligite per molekulaj ligaj fortoj, varmeco kaj premo. Ĝi havas la avantaĝon de simpleco kaj eble tre malaltaj perdaj konektoj, sed postulas precize vicigitajn kaj purajn surfacojn. Fibro/kradkuplado: En tiu skemo, la fibro aŭ fibraro estas vicigita kaj ligita al la rando aŭ surfaco de la fotona peceto, permesante al lumo esti kunligita en kaj eksteren de la peceto. La krado ankaŭ povas esti uzata por vertikala kunigo, plibonigante la efikecon de la transdono de lumo inter la fotona blato kaj la ekstera fibro. Tra-siliciaj truoj (TSVoj) kaj mikro-tubetoj: Tra-siliciaj truoj estas vertikalaj interligoj tra siliciosubstrato, permesante al la fritoj esti stakitaj en tri dimensioj. Kombinitaj kun mikro-konveksaj punktoj, ili helpas atingi elektrajn ligojn inter elektronikaj kaj fotonaj blatoj en stakitaj agordoj, taŭgaj por altdenseca integriĝo. Optika peranta tavolo: La optika peranta tavolo estas aparta substrato enhavanta optikajn ondgvidilojn kiuj funkcias kiel peranto por vojigado de optikaj signaloj inter fritoj. Ĝi permesas precizan vicigon, kaj plian pasivonoptikaj komponantojpovas esti integrita por pliigita konektfleksebleco. Hibrida ligo: Ĉi tiu altnivela ligoteknologio kombinas rektan ligon kaj mikro-bupteknologion por atingi alt-densecajn elektrajn konektojn inter blatoj kaj altkvalitaj optikaj interfacoj. Ĝi estas precipe promesplena por alt-efikeca optoelektronika kunintegriĝo. Ligado de lutaĵo: Simila al flip-peceta ligado, luttubetoj estas uzataj por krei elektrajn ligojn. Tamen, en la kunteksto de optoelektronika integriĝo, speciala atento devas esti pagita eviti damaĝon al fotonaj komponantoj kaŭzitaj de termika streso kaj konservi optikan vicigon.

Figuro 1: : Elektrona/fotona peceto-al-blato Ligado-skemo

La avantaĝoj de ĉi tiuj aliroj estas signifaj: Ĉar la CMOS-mondo daŭre sekvas plibonigojn en la Leĝo de Moore, estos eble rapide adapti ĉiun generacion de CMOS aŭ Bi-CMOS al malmultekosta silicia fotonika blato, rikoltante la avantaĝojn de la plej bonaj procezoj en fotoniko kaj elektroniko. Ĉar fotoniko ĝenerale ne postulas la fabrikadon de tre malgrandaj strukturoj (esencaj grandecoj de proksimume 100 nanometroj estas tipaj) kaj aparatoj estas grandaj kompare kun transistoroj, ekonomiaj konsideroj tendencos puŝi fotonikajn aparatojn por esti produktitaj en aparta procezo, apartigita de iu progresinta. elektroniko necesa por la fina produkto.
Avantaĝoj:
1, fleksebleco: Malsamaj materialoj kaj procezoj povas esti uzataj sendepende por atingi la plej bonan agadon de elektronikaj kaj fotonaj komponantoj.
2, proceza matureco: la uzo de maturaj fabrikaj procezoj por ĉiu komponanto povas simpligi produktadon kaj redukti kostojn.
3, Pli facila ĝisdatigo kaj bontenado: La apartigo de komponantoj permesas al individuaj komponantoj esti anstataŭigitaj aŭ ĝisdatigitaj pli facile sen tuŝi la tutan sistemon.
Defio:
1, interkonektperdo: La ekster-blato-konekto enkondukas kroman signalperdon kaj povas postuli kompleksajn alineajn procedurojn.
2, pliigita komplekseco kaj grandeco: Individuaj komponantoj postulas pliajn pakaĵojn kaj interkonektojn, rezultigante pli grandajn grandecojn kaj eble pli altajn kostojn.
3, pli alta konsumo: Pli longaj signalvojoj kaj plia pakaĵo povas pliigi potencajn postulojn kompare kun monolita integriĝo.
Konkludo:
Elekti inter monolita kaj multi-blata integriĝo dependas de aplikaĵ-specifaj postuloj, inkluzive de agadoceloj, grandlimoj, kostkonsideroj kaj teknologia matureco. Malgraŭ produktadkomplekseco, monolita integriĝo estas avantaĝa por aplikoj kiuj postulas ekstreman miniaturigon, malaltan elektrokonsumon kaj altrapidan datumtranssendon. Anstataŭe, plurblata integriĝo ofertas pli grandan dezajnflekseblecon kaj utiligas ekzistantajn produktadkapablojn, igante ĝin taŭga por aplikoj kie ĉi tiuj faktoroj superas la avantaĝojn de pli strikta integriĝo. Dum esplorado progresas, hibridaj aliroj kiuj kombinas elementojn de ambaŭ strategioj ankaŭ estas esploritaj por optimumigi sisteman efikecon mildigante la defiojn asociitajn kun ĉiu aliro.