Оптоэлектрондук интеграция ыкмасы

Оптоэлектроникаинтеграция ыкмасы

интеграциясыфотоникажана электроника маалыматты иштеп чыгуу системаларынын мүмкүнчүлүктөрүн жакшыртууда негизги кадам болуп саналат, тезирээк маалымат берүүнүн ылдамдыгын, энергияны азыраак керектөөнү жана түзүлүштөрдү компакттуу долбоорлоону камсыз кылуу жана системаны долбоорлоо үчүн чоң жаңы мүмкүнчүлүктөрдү ачуу. Интеграциялоо ыкмалары жалпысынан эки категорияга бөлүнөт: монолиттүү интеграция жана көп чиптүү интеграция.

Монолиттик интеграция
Монолиттик интеграция, адатта, шайкеш материалдарды жана процесстерди колдонуу менен бир эле субстратта фотоникалык жана электрондук компоненттерди өндүрүүнү камтыйт. Бул ыкма бир чиптин ичинде жарык менен электрдин ортосундагы үзгүлтүксүз интерфейсти түзүүгө багытталган.
Артыкчылыктары:
1. Өз ара байланыш жоготууларын азайтыңыз: Фотондорду жана электрондук компоненттерди жакын жерге жайгаштыруу чиптен тышкары туташууларга байланыштуу сигнал жоготууларын азайтат.
2, Жакшыртылган аткаруу: Катуу интеграциялоо кыска сигнал жолдору жана кыскартылган кечигүү улам тезирээк маалымат берүү ылдамдыгына алып келиши мүмкүн.
3, Кичинекей өлчөм: Монолиттик интеграция өтө компакттуу түзмөктөргө мүмкүндүк берет, бул маалымат борборлору же колдук аппараттар сыяктуу мейкиндик чектелген колдонмолор үчүн өзгөчө пайдалуу.
4, электр энергиясын керектөөнү кыскартуу: өзүнчө пакеттерди жана узак аралыктагы байланыштарды жок кылуу, бул кубаттуулукка болгон талаптарды кыйла азайтат.
Чакыруу:
1) Материалдык шайкештик: Жогорку сапаттагы электрондорду да, фотоникалык функцияларды да колдогон материалдарды табуу кыйын болушу мүмкүн, анткени алар көп учурда ар кандай касиеттерди талап кылат.
2, процесстин шайкештиги: Бир эле субстраттагы электроника менен фотондордун ар түрдүү өндүрүш процесстерин бир компоненттин иштешин төмөндөтпөстөн интеграциялоо татаал иш.
4, Комплекстүү өндүрүш: Электрондук жана фотоникалык структуралар үчүн талап кылынган жогорку тактык өндүрүштүн татаалдыгын жана баасын жогорулатат.

Көп чиптүү интеграция
Бул ыкма ар бир функция үчүн материалдарды жана процесстерди тандоодо көбүрөөк ийкемдүүлүккө мүмкүндүк берет. Бул интеграцияда электрондук жана фотоникалык компоненттер ар кандай процесстерден келип чыгат, анан чогуу чогулуп, жалпы пакетке же субстратка жайгаштырылат (1-сүрөт). Эми оптоэлектрондук чиптердин ортосундагы байланыш режимдерин санап көрөлү. Түз байланыш: Бул ыкма эки тегиздик беттердин түз физикалык байланышын жана байланышты камтыйт, адатта молекулалык байланыш күчтөрү, жылуулук жана басым менен шартталган. Бул жөнөкөйлүгү жана мүмкүн болгон өтө аз жоготуу байланыштарынын артыкчылыгы бар, бирок так тегизделген жана таза беттерди талап кылат. Була/тордуу бириктирүү: Бул схемада була же жипче массив тегизделген жана фотоникалык чиптин четине же бетине бириктирилип, жарыктын чиптин ичине жана сыртына кошулуусуна мүмкүндүк берет. Торду вертикалдуу туташтыруу үчүн да колдонсо болот, бул фотоникалык чип менен тышкы була ортосундагы жарыкты өткөрүүнүн натыйжалуулугун жогорулатуу. Кремний тешиктери (TSV) жана микро бүдүрчөлөр: Кремний тешиктери кремний субстраты аркылуу вертикалдуу бири-бирине туташып, микросхемалардын үч өлчөмдүү тизилишине мүмкүндүк берет. Микро томпок чекиттер менен биригип, алар жогорку тыгыздыктагы интеграцияга ылайыктуу, тизилген конфигурациялардагы электрондук жана фотоникалык микросхемалардын ортосундагы электрдик байланыштарды түзүүгө жардам берет. Оптикалык ортомчу катмар: Оптикалык ортомчу катмар - чиптердин ортосунда оптикалык сигналдарды багыттоо үчүн ортомчу катары кызмат кылган оптикалык толкун өткөргүчтөрдү камтыган өзүнчө субстрат. Бул так тегиздөө үчүн мүмкүндүк берет, жана кошумча пассивдүүоптикалык компоненттертуташуунун ийкемдүүлүгүн жогорулатуу үчүн бириктирилиши мүмкүн. Гибриддик байланыш: Бул өркүндөтүлгөн байланыш технологиясы чиптер менен жогорку сапаттагы оптикалык интерфейстердин ортосунда жогорку тыгыздыктагы электр байланыштарына жетүү үчүн түз байланышты жана микро-бумп технологиясын айкалыштырат. Бул жогорку натыйжалуу оптоэлектрондук коинтеграция үчүн өзгөчө келечектүү. Ширетүүчү дөңгөлөк байланышы: Flip чипти бириктирүүгө окшош, электрдик байланыштарды түзүү үчүн ширетүүчү бүдүрлөр колдонулат. Бирок, оптоэлектрондук интеграциянын контекстинде жылуулук стресстен келип чыккан фотондук компоненттердин бузулушунан сактанууга жана оптикалык тегиздикти сактоого өзгөчө көңүл буруу керек.

1-сүрөт: : Электрон/фотон чиптен чипке байланыш схемасы

Бул ыкмалардын артыкчылыктары олуттуу: CMOS дүйнөсү Мур Мыйзамынын жакшыруусуна көз салып жаткандыктан, CMOS же Bi-CMOS ар бир муунун арзан кремний фотоникалык чипине тез ыңгайлаштыруу мүмкүн болот. фотоника жана электроника. Фотоника көбүнчө өтө кичинекей түзүлүштөрдү жасоону талап кылбайт (негизги өлчөмдөрү болжол менен 100 нанометр типтүү) жана транзисторлорго салыштырмалуу түзүлүштөр чоң болгондуктан, экономикалык ой-пикирлер фотоникалык түзүлүштөрдү ар кандай өнүккөн түзүлүштөрдөн бөлүп, өзүнчө процессте жасоого түртөт. акыркы продукт үчүн зарыл болгон электроника.
Артыкчылыктары:
1, ийкемдүүлүк: ар кандай материалдар жана жараяндар электрондук жана photonic компоненттеринин мыкты аткарууга жетүү үчүн өз алдынча колдонулушу мүмкүн.
2, жараяндын жетилгендиги: ар бир компонент үчүн жетилген өндүрүш процесстерин колдонуу өндүрүштү жөнөкөйлөтүп, чыгымдарды азайтат.
3, Оңой жаңыртуу жана тейлөө: Компоненттерди бөлүү айрым компоненттерди алмаштырууга же бүтүндөй системага таасир этпестен оңой жаңыртууга мүмкүндүк берет.
Чакыруу:
1, өз ара байланышты жоготуу: Чиптен сырткары туташуу кошумча сигнал жоготууга алып келет жана татаал тегиздөө процедураларын талап кылышы мүмкүн.
2, татаалдыгы жана өлчөмү көбөйдү: Жеке компоненттер кошумча таңгактарды жана өз ара байланыштарды талап кылат, натыйжада чоңураак өлчөмдөр жана мүмкүн болгон чыгымдардын жогору болушу мүмкүн.
3, жогорку энергия керектөө: узун сигнал жолдору жана кошумча кутулоо монолиттүү интеграцияга салыштырмалуу электр талаптарын жогорулатуу мүмкүн.
Жыйынтык:
Монолиттүү жана көп чиптүү интеграцияны тандоо колдонмонун спецификалык талаптарына, анын ичинде аткаруу максаттарына, өлчөмдөр боюнча чектөөлөргө, чыгымдарды эске алууларга жана технологиянын жетилгендигине жараша болот. Өндүрүштүн татаалдыгына карабастан, монолиттүү интеграция өтө кичирейтүүнү, аз энергия керектөөнү жана жогорку ылдамдыктагы маалыматтарды берүүнү талап кылган колдонмолор үчүн пайдалуу. Тескерисинче, көп чиптүү интеграция дизайн ийкемдүүлүгүн сунуштайт жана учурдагы өндүрүш мүмкүнчүлүктөрүн колдонот, бул факторлор катуураак интеграциянын артыкчылыктарынан жогору болгон колдонмолорго ылайыктуу кылат. Изилдөөлөр жүрүп жаткан сайын, эки стратегиянын элементтерин айкалыштырган гибриддик ыкмалар да системанын иштешин оптималдаштыруу, ошол эле учурда ар бир ыкма менен байланышкан кыйынчылыктарды азайтуу үчүн изилденип жатат.