tecnologia fotonica al silicio

tecnologia fotonica al silicio

Man mano che il processo di fabbricazione del chip si ridurrà gradualmente, vari effetti causati dall'interconnessione diventeranno 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 semiconduttore elettronico per trasmettere dati. È 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 vantaggio principale è l'elevatissima velocità di trasmissione, che consente di aumentare la velocità di trasferimento dati tra i core del processore di 100 volte o più, e l'elevata efficienza energetica; per questo motivo è considerata una tecnologia a semiconduttori di nuova generazione.

Storicamente, la fotonica al silicio è stata sviluppata su substrati 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 delle velocità di trasmissione dati, la modulazione ad alta velocità sui 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 superiori.

Il grande potenziale della fotonica al silicio risiede nell'integrare molteplici funzioni in un unico pacchetto e nel produrle, in tutto o in parte, come parte di un singolo chip o di una pila di chip, utilizzando gli stessi impianti di produzione utilizzati per costruire dispositivi microelettronici avanzati (vedere Figura 3). In questo modo si ridurrà radicalmente il costo della trasmissione dei dati.fibre ottichee creare opportunità per una varietà di applicazioni radicalmente nuove infotonica, consentendo la costruzione di sistemi altamente complessi a un costo molto modesto.

Stanno emergendo numerose applicazioni per i complessi sistemi fotonici al silicio, la più comune delle quali è la comunicazione dati. Ciò include 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, un gran numero di nuove applicazioni di questa tecnologia vengono esplorate sia in ambito commerciale che accademico. Queste applicazioni includono: nanofotonica (nano opto-meccanica) e fisica della materia condensata, biosensing, ottica non lineare, sistemi LiDAR, giroscopi ottici, RF integrataoptoelettronica, ricetrasmettitori radio integrati, comunicazioni coerenti, nuovisorgenti luminoseRiduzione del rumore laser, sensori di gas, fotonica integrata a lunghezza d'onda molto lunga, elaborazione del segnale ad alta velocità e a microonde, ecc. Aree particolarmente promettenti includono biosensing, imaging, lidar, rilevamento inerziale, circuiti integrati ibridi fotonici-radiofrequenza (RFics) ed elaborazione del segnale.