Tecnologia fotonica al silicio
Con la progressiva riduzione delle dimensioni del chip, vari effetti causati dall'interconnessione diventeranno un fattore importante che ne influenza le prestazioni. L'interconnessione dei chip rappresenta uno degli attuali colli di bottiglia tecnici e la tecnologia optoelettronica basata sul silicio potrebbe risolvere questo problema. La tecnologia fotonica al silicio è uncomunicazione otticatecnologia che utilizza un raggio laser invece di un segnale elettronico a semiconduttore per trasmettere dati. Si tratta di una tecnologia di nuova generazione basata su silicio e materiali di substrato a base di silicio e utilizza il processo CMOS esistente perdispositivo otticoSviluppo e integrazione. Il suo principale vantaggio è l'altissima velocità di trasmissione, che può aumentare la velocità di trasmissione dati tra i core del processore di 100 volte o più, e l'elevata efficienza energetica, che lo rendono considerato una nuova generazione di tecnologia dei semiconduttori.
Storicamente, la fotonica al silicio è stata sviluppata su SOI, ma i wafer SOI sono costosi e non necessariamente il materiale migliore per tutte le diverse funzioni fotoniche. Allo stesso tempo, con l'aumento della velocità di trasmissione dei dati, la modulazione ad alta velocità su materiali al silicio sta diventando un collo di bottiglia, quindi sono stati sviluppati diversi nuovi materiali come film di LNO, InP, BTO, polimeri e materiali al plasma per ottenere prestazioni più elevate.
Il grande potenziale della fotonica al silicio risiede nell'integrazione di molteplici funzioni in un unico package e nella loro produzione, se non addirittura nella loro totalità, come parte di un singolo chip o di una pila di chip, utilizzando gli stessi impianti di produzione utilizzati per realizzare dispositivi microelettronici avanzati (vedi Figura 3). Ciò ridurrà radicalmente il costo della trasmissione dei dati sufibre ottichee creare opportunità per una varietà di nuove applicazioni radicali infotonica, consentendo la costruzione di sistemi altamente complessi a costi molto modesti.
Stanno emergendo numerose applicazioni per i sistemi fotonici al silicio complessi, la più comune delle quali è la comunicazione dati. Tra queste, comunicazioni digitali ad alta larghezza di banda per applicazioni a corto raggio, schemi di modulazione complessi per applicazioni a lunga distanza e comunicazioni coerenti. Oltre alla comunicazione dati, numerose nuove applicazioni di questa tecnologia vengono esplorate sia in ambito aziendale che accademico. Queste applicazioni includono: nanofotonica (nano-opto-meccanica) e fisica della materia condensata, biosensoristica, ottica non lineare, sistemi LiDAR, giroscopi ottici, RF integrata.optoelettronica, ricetrasmettitori radio integrati, comunicazioni coerenti, nuovifonti di luce, riduzione del rumore laser, sensori di gas, fotonica integrata a lunghezza d'onda molto lunga, elaborazione di segnali ad alta velocità e a microonde, ecc. Tra i settori particolarmente promettenti rientrano la biosensoristica, l'imaging, il lidar, il rilevamento inerziale, i circuiti integrati ibridi fotonici-radiofrequenza (RFics) e l'elaborazione del segnale.
Data di pubblicazione: 02-07-2024