Optoelektronik inteqrasiya metodu

Optoelektronikİnteqrasiya metodu

İnteqrasiyasıfotonikavə elektronika, daha sürətli məlumat ötürmə nisbətlərini, daha aşağı enerji istehlakı və daha çox kompakt cihaz dizaynını təmin etmək və sistem dizaynı üçün böyük yeni imkanlar açmaq imkanı verən informasiya işləmə sistemlərinin imkanlarının yaxşılaşdırılmasında əsas addımdır. İnteqrasiya metodları ümumiyyətlə iki kateqoriyaya bölünür: monolit inteqrasiya və çox-chip inteqrasiyası.

Monolit inteqrasiya
Monolit inteqrasiyası, eyni substratda fotonik və elektron komponentlərin istehsalını, ümumiyyətlə uyğun materiallardan və proseslərdən istifadə edərək əhatə edir. Bu yanaşma, bir çip içərisində yüngül və elektrik enerjisi arasında sorunsuz bir interfeys yaratmağa yönəlmişdir.
Üstünlüklər:
1. Qarşılıqlı itkiləri azaldın: Fotonların və elektron komponentlərin yaxınlığındakı yerləşdirilməsi, çip bağlantıları ilə əlaqəli siqnal itkisini minimuma endirir.
2, Təkmilləşdirilmiş performans: Daha sərt inteqrasiya daha qısa siqnal yolları və gecikmənin azaldılması səbəbindən daha sürətli məlumat ötürmə sürətinə səbəb ola bilər.
3, daha kiçik ölçüsü: Monolit inteqrasiyası, məlumat mərkəzləri və ya əl cihazları kimi kosmik məhdud tətbiqlər üçün xüsusilə faydalı olan yüksək kompakt cihazlara imkan verir.
4, güc istehlakını azaldın
Çağırış:
1) Material uyğunluğu: Həm yüksək keyfiyyətli elektronları, həm də fotonik funksiyaları dəstəkləyən materiallar tapmaq çətin ola bilər, çünki tez-tez fərqli xüsusiyyətlər tələb edirlər.
2, Proses Uyğunluğu: Eyni substratın müxtəlif istehsal proseslərini və fotonların hər hansı bir komponentin performansını pisləşdirmədən, komponentin performansını pozmaq mürəkkəb bir işdir.
4, Mürəkkəb istehsal: Elektron və fotonik quruluşlar üçün tələb olunan yüksək dəqiqlik, istehsalın mürəkkəbliyini və maya dəyərini artırır.

Çox chip inteqrasiyası
Bu yanaşma hər bir funksiya üçün material və proseslərin seçilməsində daha çox rahatlıq üçün imkan verir. Bu inteqrasiya, elektron və fotonik komponentlər fərqli proseslərdən gəlir və sonra birlikdə yığılır və ümumi bir paket və ya substrata yerləşdirilir (Şəkil 1). İndi optoelektronik çiplər arasındakı bağlama rejimlərini sadalayaq. Birbaşa bağlama: Bu texnika, ümumiyyətlə molekulyar bağlama qüvvələri, istilik və təzyiqlə asanlaşdırılan iki planar səthin birbaşa fiziki təmas və bağlanma daxildir. Bu sadəlik və potensial olaraq çox aşağı itkinin əlaqələri var, lakin dəqiq uyğunlaşdırılmış və təmiz səthləri tələb edir. Lif / Grating Birliyi: Bu sxemdə lif və ya lif serialı, fotonik çipin kənarına və ya səthinə uyğunlaşdırılır və çipdə birləşdirilməlidir. Grating, fotonik çip və xarici lif arasında işığın effektivliyini yaxşılaşdırmaq üçün şaquli birləşmə üçün də istifadə edilə bilər. Silikon delikləri (TSV) və mikro bumps vasitəsilə: Silikon dəlikləri, silikon substrat vasitəsilə şaquli birjalardır, fişlərin üç ölçüdə yığılmasına imkan verən silikon substrat vasitəsilə şaquli birləşənlərdir. Mikro konveks nöqtələri ilə birlikdə, yüksək sıxlıqlı inteqrasiya üçün uyğun olan yığılmış konfiqurasiyada elektron və fotonik fişlər arasında elektrik əlaqələrini əldə etməyə kömək edir. Optik vasitəçi təbəqə: Optik vasitəçi təbəqə, fişlər arasındakı optik siqnallar üçün vasitəçi kimi xidmət edən optik dalğa-dalğalar olan ayrı bir substratdır. Dəqiq uyğunlaşma və əlavə passiv olmağa imkan veriroptik komponentlərartan əlaqə rahatlığı üçün birləşdirilə bilər. Hibrid Bonding: Bu qabaqcıl bağlama texnologiyası, fişlər və yüksək keyfiyyətli optik interfeyslər arasında yüksək sıxlıqlı elektrik əlaqələrini əldə etmək üçün birbaşa bağlama və mikro bump texnologiyasını birləşdirir. Xüsusilə yüksək performanslı optoelektronik bir inteqrasiya üçün perspektivlidir. Lehim bump bağlama: Flip çipi bağlama ilə bənzər, lehim bumps elektrik əlaqələri yaratmaq üçün istifadə olunur. Bununla birlikdə, optoelektronik inteqrasiya kontekstində istilik stressinin yaratdığı və optik hizalanmanın səbəb olduğu fotonik komponentlərə zərər verməmək üçün xüsusi diqqət yetirilməlidir.

Şəkil 1 :: Elektron / Photon Chip-to-Chip bağlama sxemi

Bu yanaşmaların faydaları əhəmiyyətlidir, çünki CMOS dünyası Moore qanunlarında irəliləyişlərin irəliləmələrini izlədikcə, fotonika və elektronikada ən yaxşı proseslərin faydalarını təmin etmək, cmos və ya iki CMO-ların hər bir nəsilini ucuz silikon fotonik çipinə tez bir zamanda uyğunlaşdırmaq, ucuz silikon fotonik çipinə uyğunlaşdırmaq mümkün olacaqdır. Fotonika ümumiyyətlə çox kiçik quruluşların uydurmasını tələb etmir (təxminən 100 nanometrin əsas ölçüləri tipikdir) və qurğular tranzistorlarla müqayisədə böyükdür, iqtisadi mülahizələr, son məhsul üçün tələb olunan hər hansı bir inkişaf etmiş elektronikadan ayrılmaq üçün photonic cihazları ayrı bir prosesdə hazırlamağa meyllidir.
Üstünlüklər:
1, rahatlıq: Elektron və fotonik komponentlərin ən yaxşı performansını əldə etmək üçün fərqli materiallar və proseslər müstəqil olaraq istifadə edilə bilər.
2, proses yetkinliyi: Hər bir komponent üçün yetkin istehsal proseslərinin istifadəsi istehsalını asanlaşdırır və xərcləri azalda bilər.
3, daha asan yüksəltmə və texniki xidmət: Komponentlərin ayrılması fərdi komponentlərin dəyişdirilməsinə imkan verir və ya bütün sistemə təsir etmədən daha asan düzəldilsin və ya təkmilləşdirilməsi imkanı verir.
Çağırış:
1, qarşılıqlı itkisi: Çip bağlantısı əlavə siqnal itkisini təqdim edir və mürəkkəb uyğunlaşdırma prosedurlarını tələb edə bilər.
2, artan mürəkkəblik və ölçü: Fərdi komponentlər əlavə qablaşdırma və qarşılıqlı əlaqə tələb edir, nəticədə daha böyük ölçülər və potensial daha yüksək xərclər.
3, daha yüksək enerji istehlakı: Daha uzun siqnal yolları və əlavə qablaşdırma monolit inteqrasiya ilə müqayisədə güc tələblərini artıra bilər.
Nəticə:
Monolit və çox-çip inteqrasiyası arasında seçim, performans məqsədləri, ölçülü məhdudiyyətlər, xərcləri və texnologiya yetkinliyi də daxil olmaqla tətbiq olunan tələblərə bağlıdır. İstehsal mürəkkəbliyinə baxmayaraq, monolit inteqrasiyası, həddindən artıq miniatürləşmə, aşağı enerji istehlakı və yüksək sürətli məlumat ötürülməsi tələb edən tətbiqlər üçün əlverişlidir. Bunun əvəzinə, çox Chip inteqrasiyası daha böyük dizayn rahatlığı təklif edir və mövcud istehsal imkanlarından istifadə edir, bu amillərin daha möhkəm inteqrasiyanın faydalarından üstün olduğu tətbiqlərə uyğundur. Tədqiqat irəlilədikcə, hər iki strategiyanın elementlərini birləşdirən hibrid yanaşmalar, hər bir yanaşma ilə əlaqəli problemləri yüngülləşdirərkən sistemin fəaliyyətini optimallaşdırmaq üçün də araşdırılır.