Tecnoloxía fotónica de silicio

Tecnoloxía fotónica de silicio

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

Históricamente, a fotónica de silicio desenvolveuse en SOI, pero as obleas 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 en materiais de silicio está a converterse nun pescozo de botella, polo que se desenvolveron unha variedade de novos materiais como películas LNO, InP, BTO, polímeros e materiais de plasma para lograr un maior rendemento.

O gran potencial da fotónica de silicio reside na integración de múltiples funcións nun único paquete e na fabricación da maioría ou da totalidade delas, como parte dun único chip ou pila de chips, utilizando as mesmas instalacións de fabricación utilizadas para construír dispositivos microelectrónicos avanzados (ver Figura 3). . Facelo reducirase radicalmente o custo de transmitir datosfibras ópticase crear oportunidades para unha variedade de novas aplicacións radicais enfotónica, permitindo a construción de sistemas moi complexos a un custo moi modesto.

Están xurdindo 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, estase a explorar un gran número de novas aplicacións desta tecnoloxía tanto no ámbito empresarial como académico. Estas aplicacións inclúen: Nanofotónica (nano opto-mecánica) e física da materia condensada, biodetección, óptica non lineal, sistemas LiDAR, xiróscopos ópticos, RF integradooptoelectrónica, transceptores de radio integrados, comunicacións coherentes, novofontes de luz, redución de ruído con láser, sensores de gas, fotónica integrada de lonxitude de onda moi longa, procesamento de sinais de alta velocidade e microondas, etc. As áreas especialmente prometedoras inclúen a biodetección, a imaxe, o lidar, a detección inercial, os circuítos integrados híbridos de radiofrecuencia (RFics) e o sinal. procesamento.