Tecnologia fotonica del silicio

Tecnologia fotonica del silicio

Man mano che il processo del chip si restringe gradualmente, vari effetti causati dall'interconnessione diventano un fattore importante che influenza le prestazioni del chip. L'interconnessione dei chip è uno degli attuali colli di bottiglia tecnici e la tecnologia optoelettronica basata sul silicio potrebbe risolvere questo problema. La tecnologia fotonica del 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 esistentedispositivo otticosviluppo e integrazione. Il suo più grande vantaggio è che ha una velocità di trasmissione molto elevata, che può rendere la velocità di trasmissione dei dati tra i core del processore 100 volte o più veloce, e anche l'efficienza energetica è molto elevata, quindi è considerata una nuova generazione di semiconduttori tecnologia.

Storicamente, la fotonica del 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 dei dati, la modulazione ad alta velocità sui materiali in silicio sta diventando un collo di bottiglia, quindi è stata sviluppata una varietà di nuovi materiali come film LNO, InP, BTO, polimeri e materiali al plasma per ottenere prestazioni più elevate.

Il grande potenziale della fotonica del silicio risiede nell'integrazione di più funzioni in un unico pacchetto e nella produzione della maggior parte di esse, o di tutte, come parte di un singolo chip o stack di chip, utilizzando gli stessi impianti di produzione utilizzati per costruire dispositivi microelettronici avanzati (vedere Figura 3). . Ciò ridurrà radicalmente il costo della trasmissione dei datifibre ottichee creare opportunità per una varietà di nuove applicazioni radicalifotonica, consentendo la realizzazione di sistemi altamente complessi ad un costo molto contenuto.

Stanno emergendo molte applicazioni per complessi sistemi fotonici al silicio, la più comune delle quali è la comunicazione dati. Ciò include comunicazioni digitali a larghezza di banda elevata per applicazioni a corto raggio, schemi di modulazione complessi per applicazioni a lunga distanza e comunicazioni coerenti. Oltre alla comunicazione dei dati, si stanno esplorando un gran numero di nuove applicazioni di questa tecnologia sia nel mondo degli affari che in quello accademico. Queste applicazioni includono: nanofotonica (nano optomeccanica) e fisica della materia condensata, biosensing, ottica non lineare, sistemi LiDAR, giroscopi ottici, RF integrataoptoelettronica, ricetrasmettitori radio integrati, comunicazioni coerenti, nuovifonti di luce, riduzione del rumore laser, sensori di gas, fotonica integrata a lunghezze d'onda molto lunghe, elaborazione di segnali a microonde e ad alta velocità, ecc. Aree particolarmente promettenti includono biosensing, imaging, lidar, rilevamento inerziale, circuiti integrati ibridi fotonici-radiofrequenza (RFics) e segnali elaborazione.