Métode integrasi optoeléktronik

Optéléktronikmétode integrasi

Integrasi tinapotonikjeung éléktronika mangrupakeun hambalan konci dina ngaronjatkeun kamampuhan sistem ngolah informasi, sangkan laju mindahkeun data gancang, konsumsi kakuatan handap sarta desain alat leuwih kompak, sarta muka kasempetan anyar badag pikeun desain sistem. Métode integrasi umumna dibagi kana dua kategori: integrasi monolithic sareng integrasi multi-chip.

Integrasi monolitik
Integrasi monolitik ngalibatkeun manufaktur komponén fotonik sareng éléktronik dina substrat anu sami, biasana ngagunakeun bahan sareng prosés anu cocog. Pendekatan ieu museurkeun kana nyiptakeun antarmuka anu mulus antara cahaya sareng listrik dina hiji chip.
Kaunggulan:
1. Ngurangan leungitna interkonéksi: Nempatkeun foton sareng komponenana éléktronik dina jarak deukeut ngaminimalkeun karugian sinyal pakait sareng sambungan off-chip.
2, Ningkatkeun kinerja: integrasi tighter bisa ngakibatkeun speeds mindahkeun data gancang alatan jalur sinyal pondok tur latency ngurangan.
3, Ukuran leuwih leutik: integrasi Monolithic ngamungkinkeun pikeun alat kacida kompak, nu utamana mangpaatna pikeun aplikasi spasi-watesan, kayaning puseur data atawa alat handheld.
4, ngurangan konsumsi kakuatan: ngaleungitkeun butuh bungkusan misah tur interconnects jarak jauh, nu nyata bisa ngurangan syarat kakuatan.
tantangan:
1) Kasaluyuan bahan: Milarian bahan anu ngadukung éléktron kualitas luhur sareng fungsi fotonik tiasa janten tantangan sabab sering peryogi sipat anu béda.
2, kasaluyuan prosés: Ngahijikeun rupa-rupa prosés manufaktur éléktronika jeung foton dina substrat sarua tanpa ngahinakeun kinerja salah sahiji komponén mangrupakeun tugas kompléks.
4, manufaktur kompléks: The precision tinggi diperlukeun pikeun struktur éléktronik jeung photononic ngaronjatkeun pajeulitna sarta biaya manufaktur.

Integrasi multi-chip
Pendekatan ieu ngamungkinkeun kalenturan anu langkung ageung dina milih bahan sareng prosés pikeun unggal fungsi. Dina integrasi ieu, komponén éléktronik jeung fotonik asalna tina prosés béda lajeng dirakit babarengan jeung disimpen dina pakét umum atawa substrat (Gambar 1). Ayeuna hayu urang daptar mode beungkeutan antara chip optoeléktronik. Beungkeutan langsung: Téhnik ieu ngalibatkeun kontak fisik langsung sareng beungkeutan dua permukaan planar, biasana difasilitasi ku gaya beungkeutan molekular, panas, sareng tekanan. Cai mibanda kauntungan tina kesederhanaan jeung sambungan leungitna berpotensi pisan low, tapi merlukeun surfaces persis Blok tur bersih. Serat / grating gandeng: Dina skéma ieu, serat atawa serat Asép Sunandar Sunarya dijajar jeung kabeungkeut tepi atawa beungeut chip photonic, sahingga lampu bisa gandeng asup jeung kaluar chip. grating ogé bisa dipaké pikeun gandeng nangtung, ngaronjatkeun efisiensi transmisi cahaya antara chip photonic jeung serat éksternal. Ngaliwatan-silikon liang (TSVs) jeung mikro-nabrak: Ngaliwatan-silikon liang anu interconnects nangtung ngaliwatan substrat silikon, sahingga chip bisa tumpuk dina tilu diménsi. Digabungkeun jeung titik mikro-convex, aranjeunna ngabantu pikeun ngahontal sambungan listrik antara chip éléktronik jeung photonic dina konfigurasi tumpuk, cocog pikeun integrasi dénsitas tinggi. Lapisan panganteur optik: Lapisan panganteur optik mangrupakeun substrat misah ngandung waveguides optik anu ngawula ka salaku perantara pikeun routing sinyal optik antara chip. Hal ieu ngamungkinkeun pikeun alignment tepat, sarta pasip tambahankomponén optikbisa terpadu pikeun ngaronjat kalenturan sambungan. Beungkeut hibrid: Téknologi beungkeutan canggih ieu ngagabungkeun beungkeutan langsung sareng téknologi micro-bump pikeun ngahontal sambungan listrik dénsitas luhur antara chip sareng antarmuka optik kualitas luhur. Utamana ngajangjikeun pikeun ko-integrasi optoeléktronik berprestasi tinggi. beungkeutan nabrak solder: Sarupa jeung beungkeutan chip flip, nabrak solder dipaké pikeun nyieun sambungan listrik. Nanging, dina kontéks integrasi optoeléktronik, perhatian khusus kedah dibayar pikeun ngahindarkeun karusakan komponén fotonik anu disababkeun ku setrés termal sareng ngajaga alignment optik.

Gambar 1:: Skéma beungkeutan éléktron/foton chip-to-chip

Mangpaat pendekatan ieu signifikan: Salaku dunya CMOS terus nuturkeun perbaikan dina Hukum Moore urang, éta bakal mungkin pikeun gancang adaptasi unggal generasi CMOS atanapi Bi-CMOS kana chip silikon photonic mirah, metik mangpaat tina prosés pangalusna dina. photonics jeung éléktronika. Kusabab photonics umumna teu merlukeun fabrikasi struktur pisan leutik (ukuran konci ngeunaan 100 nanométer anu has) jeung alat anu badag dibandingkeun transistor, tinimbangan ékonomi bakal condong nyorong alat photonic bisa dijieun dina prosés misah, dipisahkeun tina sagala canggih. éléktronika diperlukeun pikeun produk ahir.
Kaunggulan:
1, kalenturan: bahan jeung prosés béda bisa dipaké sacara mandiri pikeun ngahontal kinerja pangalusna komponén éléktronik jeung photonic.
2, kematangan prosés: pamakéan prosés manufaktur dewasa pikeun tiap komponén bisa simplify produksi jeung ngurangan biaya.
3, Ngaronjatkeun sareng pangropéa langkung gampang: Pamisahan komponén ngamungkinkeun komponén individu diganti atanapi ditingkatkeun langkung gampang tanpa mangaruhan sadayana sistem.
tantangan:
1, leungitna interkonéksi: Sambungan off-chip ngenalkeun leungitna sinyal tambahan sarta bisa merlukeun prosedur alignment kompléks.
2, ngaronjat pajeulitna sarta ukuranana: komponén individu merlukeun bungkusan tambahan sarta interconnections, hasilna ukuran leuwih badag sarta waragad berpotensi luhur.
3, konsumsi kakuatan leuwih luhur: Jalur sinyal leuwih panjang sarta bungkusan tambahan bisa ningkatkeun syarat kakuatan dibandingkeun integrasi monolithic.
Kacindekan:
Milih antara integrasi monolithic jeung multi-chip gumantung kana sarat husus aplikasi, kaasup tujuan kinerja, konstrain ukuran, tinimbangan ongkos, jeung kematangan téhnologi. Sanajan pajeulitna manufaktur, integrasi monolithic nguntungkeun pikeun aplikasi anu merlukeun miniaturization ekstrim, konsumsi kakuatan low, sarta pangiriman data-speed tinggi. Gantina, integrasi multi-chip nawarkeun kalenturan desain gede tur utilizes kamampuhan manufaktur aya, sahingga cocog pikeun aplikasi dimana faktor ieu outweigh mangpaat integrasi tighter. Salaku panalungtikan progresses, pendekatan hibrid nu ngagabungkeun elemen duanana strategi ogé keur digali pikeun ngaoptimalkeun kinerja sistem bari mitigating tantangan pakait sareng unggal pendekatan.