Metòd entegrasyon optoelectronic

OptoelectronicMetòd Entegrasyon

Entegrasyon an nanfotonikAk elektwonik se yon etap kle nan amelyore kapasite yo nan sistèm pwosesis enfòmasyon, pèmèt pi vit pousantaj transfè done, pi ba konsomasyon pouvwa ak plis desen aparèy kontra enfòmèl ant, ak louvri moute gwo opòtinite nouvo pou konsepsyon sistèm. Metòd entegrasyon yo jeneralman divize an de kategori: entegrasyon monolitik ak entegrasyon milti-chip.

Entegrasyon monolitik
Entegrasyon monolitik enplike nan manifakti fotonik ak eleman elektwonik sou menm substrate a, anjeneral lè l sèvi avèk materyèl konpatib ak pwosesis. Apwòch sa a konsantre sou kreye yon koòdone san pwoblèm ant limyè ak elektrisite nan yon chip sèl.
Avantaj:
1. Diminye pèt interconnexion: Mete foton ak eleman elektwonik nan pi pre minimize pèt siyal ki asosye ak Off-chip koneksyon.
2, amelyore pèfòmans: entegrasyon pi sere ka mennen nan pi vit vitès done transfè akòz pi kout chemen siyal ak redwi latansi.
3, pi piti gwosè: entegrasyon monolitik pèmèt pou aparèy trè kontra enfòmèl ant, ki se patikilyèman benefis pou aplikasyon pou espas-limite, tankou sant done oswa aparèy pòtatif.
4, diminye konsomasyon pouvwa: elimine bezwen pou pakè separe ak long-distans konekte, ki ka siyifikativman diminye kondisyon pouvwa.
Defi:
1) Materyèl konpatibilite: Jwenn materyèl ki sipòte tou de-wo kalite elektwon ak fonksyon fotonik ka difisil paske yo souvan mande pou pwopriyete diferan.
2, Konpatibilite Pwosesis: Entegre pwosesis yo manifakti divès nan elektwonik ak foton sou substra a menm san yo pa degrade pèfòmans nan nenpòt ki eleman yon sèl se yon travay konplèks.
4, manifakti konplèks: presizyon segondè ki nesesè pou estrikti elektwonik ak fotononik ogmante konpleksite a ak pri nan manifakti.

Multi-chip entegrasyon
Apwòch sa a pèmèt pou pi gwo fleksibilite nan chwazi materyèl ak pwosesis pou chak fonksyon. Nan entegrasyon sa a, eleman elektwonik ak fotonik yo soti nan diferan pwosesis epi yo reyini ansanm epi yo mete yo sou yon pake komen oswa substrate (Figi 1). Koulye a, kite a lis mòd yo lyezon ant bato optoelectronic. Lyen dirèk: teknik sa a enplike nan kontak dirèk fizik ak lyezon nan de sifas plan, anjeneral fasilite pa fòs lyezon molekilè, chalè, ak presyon. Li gen avantaj nan senplisite ak potansyèlman trè ba koneksyon pèt, men mande pou jisteman aliyen ak pwòp sifas yo. Fib/griye kouti: Nan konplo sa a, se fib la oswa etalaj fib ki aliyen ak estokaj nan kwen an oswa sifas nan chip a fotonik, sa ki pèmèt limyè yo dwe makonnen nan ak soti nan chip la. Ka griyaj la tou pou itilize pou kouti vètikal, amelyore efikasite nan transmisyon an nan limyè ant chip nan fotonik ak fib la ekstèn. Atravè-Silisyòm twou (TSVs) ak mikwo-pil: nan twou Silisyòm yo se entèrkonèksyon vètikal nan yon substrate Silisyòm, sa ki pèmèt bato yo dwe anpile nan twa dimansyon. Konbine avèk pwen mikwo-konvèks yo, yo ede reyalize koneksyon elektrik ant bato elektwonik ak fotonik nan konfigirasyon anpile, apwopriye pou entegrasyon wo dansite. Kouch optik entèmedyè: kouch nan entèmedyè optik se yon substrate separe ki gen onn onn optik ki sèvi kòm yon entèmedyè pou routage siyal optik ant bato. Li pèmèt pou aliyman egzak, ak plis pasifkonpozan optikka entegre pou ogmante fleksibilite koneksyon. Hybrid lyezon: Teknoloji sa a lyezon avanse konbine lyezon dirèk ak teknoloji mikwo-boul yo reyalize gwo dansite koneksyon elektrik ant bato ak-wo kalite interfaces optik. Li se patikilyèman pwomèt pou pèfòmans-wo optoelectronic ko-entegrasyon. Lyen soude soude: Menm jan ak lyezon chip baskile, monte desann soude yo te itilize yo kreye koneksyon elektrik. Sepandan, nan yon kontèks entegrasyon optoelectronic, yo dwe peye atansyon espesyal pou evite domaj nan konpozan fotonik ki te koze pa estrès tèmik ak kenbe aliyman optik.

Figi 1 :: elèktron/foton chip-a-chip lyezon konplo

Benefis ki genyen nan apwòch sa yo yo enpòtan: kòm mond lan CMOS kontinye ap swiv amelyorasyon nan lwa Moore a, li pral posib yo byen vit adapte chak jenerasyon nan CMOS oswa Bi-CMOs sou yon chip bon mache Silisyòm fotonik, rekòlte benefis ki genyen nan pi bon pwosesis yo nan fotonik ak elektwonik. Paske fotonik jeneralman yo pa mande pou fabwikasyon nan estrikti piti anpil (gwosè kle nan apeprè 100 nanomètr yo se tipik) ak aparèy yo gwo konpare ak tranzistò, konsiderasyon ekonomik yo pral gen tandans pouse aparèy fotonik yo dwe manifaktire nan yon pwosesis separe, separe de nenpòt ki elektwonik avanse ki nesesè pou pwodwi final la.
Avantaj:
1, fleksibilite: diferan materyèl ak pwosesis yo ka itilize poukont yo reyalize pi bon pèfòmans nan elektwonik ak fotonik konpozan.
2, pwosesis matirite: itilize nan pwosesis manifakti ki gen matirite pou chak eleman ka senplifye pwodiksyon ak diminye depans yo.
3, pi fasil ajou ak antretyen: separasyon an nan konpozan pèmèt eleman endividyèl yo dwe ranplase oswa modènize pi fasil san yo pa afekte tout sistèm lan.
Defi:
1, pèt interconnexion: koneksyon an Off-chip entwodui plis pèt siyal epi yo ka mande pou pwosedi aliyman konplèks.
2, ogmante konpleksite ak gwosè: eleman endividyèl mande pou plis anbalaj ak konèksyon, sa ki lakòz pi gwo gwosè ak potansyèlman pi wo depans yo.
3, pi wo konsomasyon pouvwa: pi long chemen siyal ak anbalaj adisyonèl ka ogmante kondisyon pouvwa konpare ak entegrasyon monolitik.
Konklizyon:
Chwazi ant monolitik ak milti-chip entegrasyon depann sou aplikasyon-espesifik kondisyon, ki gen ladan objektif pèfòmans, kontrent gwosè, konsiderasyon pri, ak matirite teknoloji. Malgre manifakti konpleksite, entegrasyon monolitik se avantaje pou aplikasyon pou ki mande pou ekstrèm miniaturization, konsomasyon pouvwa ki ba, ak gwo vitès done transmisyon. Olye de sa, entegrasyon milti-chip ofri pi gwo fleksibilite konsepsyon ak itilize kapasite manifakti ki egziste deja, fè li apwopriye pou aplikasyon pou kote faktè sa yo depasse benefis ki genyen nan entegrasyon pi sere. Kòm rechèch ap pwogrese, ibrid apwòch ki konbine eleman nan tou de estrateji yo tou ke yo te eksplore optimize pèfòmans sistèm pandan y ap diminye defi yo ki asosye ak chak apwòch.