Tecnoloxía fotónica de silicio

Tecnoloxía fotónica de silicio

A medida que o proceso do chip se vai reducindo gradualmente, varios efectos causados ​​pola interconexión convértense nun factor importante que afecta o rendemento do chip. A interconexión do chip é un dos obstáculos técnicos actuais, e a tecnoloxía optoelectrónica baseada en silicio pode resolver este problema. A tecnoloxía fotónica de silicio é unhacomunicación ópticatecnoloxía que emprega un raio láser en lugar dun sinal semicondutor electrónico para transmitir datos. Trátase dunha tecnoloxía de nova xeración baseada en silicio e materiais de substrato a base de silicio e que emprega o proceso CMOS existente paradispositivo ópticodesenvolvemento e integración. A súa maior vantaxe é que ten unha taxa de transmisión moi alta, que pode facer que a velocidade de transmisión de datos entre os núcleos do procesador sexa 100 veces ou máis rápida, e a eficiencia enerxética tamén é moi alta, polo que se considera unha nova xeración de tecnoloxía de semicondutores.

Historicamente, a fotónica de silicio desenvolveuse en SOI, pero as obleas de SOI son caras e non necesariamente o mellor material para todas as diferentes funcións fotónicas. Ao mesmo tempo, a medida que aumentan as taxas de datos, a modulación de alta velocidade nos materiais de silicio está a converterse nun colo de botella, polo que se desenvolveu unha variedade de novos materiais como películas de LNO, InP, BTO, polímeros e materiais de plasma para lograr un maior rendemento.

O gran potencial da fotónica de silicio reside en integrar múltiples funcións nun único paquete e fabricar a maioría ou todas elas, como parte dun único chip ou pila de chips, utilizando as mesmas instalacións de fabricación que se empregan para construír dispositivos microelectrónicos avanzados (véxase a Figura 3). Facelo reducirá radicalmente o custo da transmisión de datos a través defibras ópticase crear oportunidades para unha variedade de aplicacións novas e radicais enfotónica, o que permite a construción de sistemas moi complexos a un custo moi modesto.

Están a xurdir moitas aplicacións para sistemas fotónicos de silicio complexos, sendo as máis comúns as comunicacións de datos. Isto inclúe comunicacións dixitais de gran ancho de banda para aplicacións de curto alcance, esquemas de modulación complexos para aplicacións de longa distancia e comunicacións coherentes. Ademais da comunicación de datos, están a explorarse un gran número de novas aplicacións desta tecnoloxía tanto no ámbito empresarial como no académico. Estas aplicacións inclúen: nanofotónica (nanooptomecánica) e física da materia condensada, biosensores, óptica non lineal, sistemas LiDAR, xiroscopios ópticos, RF integradaoptoelectrónica, transceptores de radio integrados, comunicacións coherentes, novosfontes de luz, redución de ruído láser, sensores de gas, fotónica integrada de lonxitudes de onda moi longas, procesamento de sinais de alta velocidade e microondas, etc. Entre as áreas particularmente prometedoras inclúense a biosensoría, a imaxe, o lidar, a detección inercial, os circuítos integrados híbridos fotónicos-radiofrecuencia (RFics) e o procesamento de sinais.