Optoelektwonikmetòd entegrasyon
Entegrasyon an nanfotonikak elektwonik se yon etap kle nan amelyore kapasite sistèm tretman enfòmasyon yo, sa ki pèmèt pi gwo vitès transfè done, mwens konsomasyon enèji ak konsepsyon aparèy ki pi kontra enfòmèl ant, epi ouvè gwo nouvo opòtinite pou konsepsyon sistèm. Metòd entegrasyon yo jeneralman divize an de kategori: entegrasyon monolitik ak entegrasyon milti-chip.
Entegrasyon monolitik
Entegrasyon monolitik enplike fabrikasyon konpozan fotonik ak elektwonik sou menm substrat la, anjeneral lè l sèvi avèk materyèl ak pwosesis konpatib. Apwòch sa a konsantre sou kreye yon koòdone san pwoblèm ant limyè ak elektrisite nan yon sèl chip.
Avantaj:
1. Redui pèt entèkoneksyon: Mete foton ak konpozan elektwonik yo toupre youn ak lòt minimize pèt siyal ki asosye ak koneksyon ki pa sou chip la.
2, Pèfòmans amelyore: Yon entegrasyon ki pi sere ka mennen nan vitès transfè done ki pi rapid akòz chemen siyal ki pi kout ak latans ki redwi.
3, Pi piti gwosè: Entegrasyon monolitik pèmèt aparèy trè kontra enfòmèl ant, ki patikilyèman benefik pou aplikasyon ki gen espas limite, tankou sant done oswa aparèy pòtab.
4, diminye konsomasyon enèji: elimine nesesite pou pakè separe ak koneksyon long distans, sa ki ka diminye anpil bezwen enèji.
Defi:
1) Konpatibilite materyèl: Jwenn materyèl ki sipòte tou de elektwon kalite siperyè ak fonksyon fotonik kapab difisil paske yo souvan mande pwopriyete diferan.
2, konpatibilite pwosesis: Entegre divès pwosesis fabrikasyon elektwonik ak foton sou menm substrat la san degrade pèfòmans okenn eleman se yon travay konplèks.
4, Fabrikasyon konplèks: Gwo presizyon ki nesesè pou estrikti elektwonik ak fotonik yo ogmante konpleksite ak pri fabrikasyon an.
Entegrasyon plizyè chip
Apwòch sa a pèmèt plis fleksibilite nan seleksyon materyèl ak pwosesis pou chak fonksyon. Nan entegrasyon sa a, konpozan elektwonik ak fotonik yo soti nan diferan pwosesis epi yo reyini ansanm epi yo mete sou yon anbalaj komen oswa yon substrat (Figi 1). Kounye a, ann lis mòd lyezon ant chip optoelektwonik yo. Lyezon dirèk: Teknik sa a enplike kontak fizik dirèk ak lyezon de sifas plan, anjeneral fasilite pa fòs lyezon molekilè, chalè ak presyon. Li gen avantaj senplisite ak koneksyon pèt ki potansyèlman trè ba, men li mande sifas ki byen aliyen ak pwòp. Kouplaj fib/griyaj: Nan konplo sa a, fib la oswa etalaj fib la aliyen epi kole ak kwen oswa sifas chip fotonik la, sa ki pèmèt limyè antre ak sòti nan chip la. Griyaj la kapab itilize tou pou kouplaj vètikal, amelyore efikasite transmisyon limyè ant chip fotonik la ak fib ekstèn lan. Twou Silisyòm (TSV) ak mikwo-boul: Twou Silisyòm yo se koneksyon vètikal atravè yon substrat Silisyòm, sa ki pèmèt chip yo anpile nan twa dimansyon. Konbine avèk pwen mikwo-konvèks, yo ede reyalize koneksyon elektrik ant chip elektwonik ak fotonik nan konfigirasyon anpile, ki apwopriye pou entegrasyon dansite segondè. Kouch entèmedyè optik: Kouch entèmedyè optik la se yon substra separe ki gen gid vag optik ki sèvi kòm yon entèmedyè pou routage siyal optik ant chip yo. Li pèmèt yon aliyman presi, ak plis pasif.konpozan optikka entegre pou ogmante fleksibilite koneksyon. Lyezon ibrid: Teknoloji lyezon avanse sa a konbine lyezon dirèk ak teknoloji mikwo-boul pou reyalize koneksyon elektrik dansite wo ant chip ak interfaces optik kalite siperyè. Li patikilyèman pwomèt pou ko-entegrasyon optoelektwonik pèfòmans wo. Lyezon boul soude: Menm jan ak lyezon flip chip, yo itilize boul soude pou kreye koneksyon elektrik. Sepandan, nan kontèks entegrasyon optoelektwonik, yo dwe peye atansyon espesyal pou evite domaj nan konpozan fotonik ki koze pa estrès tèmik epi kenbe aliyman optik.
Figi 1: : Konplo lyezon elektwon/foton chip-a-chip
Benefis apwòch sa yo enpòtan: Pandan mond CMOS la ap kontinye swiv amelyorasyon nan Lwa Moore a, li pral posib pou adapte byen vit chak jenerasyon CMOS oswa Bi-CMOS sou yon chip fotonik silikon bon mache, pou rekòlte benefis pi bon pwosesis yo nan fotonik ak elektwonik. Piske fotonik jeneralman pa mande fabrikasyon estrikti ki piti anpil (gwosè kle anviwon 100 nanomèt yo tipik) epi aparèy yo gwo konpare ak tranzistò, konsiderasyon ekonomik yo pral gen tandans pouse aparèy fotonik yo dwe fabrike nan yon pwosesis apa, separe de nenpòt elektwonik avanse ki nesesè pou pwodwi final la.
Avantaj:
1, fleksibilite: Diferan materyèl ak pwosesis ka itilize endepandamman pou reyalize pi bon pèfòmans konpozan elektwonik ak fotonik yo.
2, matirite pwosesis: itilizasyon pwosesis fabrikasyon ki gen matirite pou chak eleman ka senplifye pwodiksyon an epi redwi depans yo.
3, Amelyorasyon ak antretyen pi fasil: Separasyon konpozan yo pèmèt konpozan endividyèl yo dwe ranplase oswa amelyore pi fasil san afekte tout sistèm nan.
Defi:
1, pèt entèkoneksyon: Koneksyon andeyò chip la entwodui plis pèt siyal epi li ka mande pwosedi aliyman konplèks.
2, ogmantasyon konpleksite ak gwosè: Chak konpozan bezwen plis anbalaj ak koneksyon, sa ki lakòz pi gwo gwosè ak potansyèlman pi gwo pri.
3, pi gwo konsomasyon enèji: Chemen siyal ki pi long ak anbalaj adisyonèl ka ogmante bezwen enèji konpare ak entegrasyon monolitik.
Konklizyon:
Chwa ant entegrasyon monolitik ak milti-chip depann de egzijans espesifik aplikasyon an, tankou objektif pèfòmans, kontrent gwosè, konsiderasyon pri, ak matirite teknoloji. Malgre konpleksite fabrikasyon, entegrasyon monolitik avantaje pou aplikasyon ki mande miniaturizasyon ekstrèm, konsomasyon enèji ki ba, ak transmisyon done gwo vitès. Okontrè, entegrasyon milti-chip ofri pi gwo fleksibilite konsepsyon epi li itilize kapasite fabrikasyon ki deja egziste, sa ki fè li apwopriye pou aplikasyon kote faktè sa yo depase benefis yon entegrasyon ki pi sere. Ofiramezi rechèch la ap pwogrese, yo ap eksplore tou apwòch ibrid ki konbine eleman nan tou de estrateji yo pou optimize pèfòmans sistèm pandan y ap diminye defi ki asosye ak chak apwòch.
Lè piblikasyon an: 8 Jiyè 2024