مقارنة أنظمة مواد الدوائر المتكاملة الضوئية

مقارنة أنظمة مواد الدوائر المتكاملة الضوئية
يوضح الشكل 1 مقارنة بين نظامين للمواد ، فوسفور الإنديوم (INP) والسيليكون (SI). ندرة الإنديوم تجعل INP مادة أكثر تكلفة من SI. نظرًا لأن الدوائر المستندة إلى السيليكون تنطوي على نمو أقل سحرية ، فإن عائد الدوائر القائمة على السيليكون عادة ما يكون أعلى من الدوائر INP. في الدوائر القائمة على السيليكون ، الجرمانيوم (GE) ، والذي عادة ما يستخدم فقط فيالكاشف الضوئي(كاشفات الضوء) ، يتطلب نموًا الحالة الفوقية ، بينما في أنظمة INP ، يجب أن يتم إعداد أدلة الموجات السلبية من خلال النمو الفوقي. يميل النمو الفوقي إلى كثافة عيب أعلى من نمو البلورة المفردة ، مثل من سبيكة البلورة. تحتوي أدلة الموجات INP على تباين في مؤشر الانكسار العالي فقط في عرضية ، في حين أن أدلة الموجات المستندة إلى السيليكون لها تباين في مؤشر الانكسار العالي في كل من المستعرضة والطولية ، مما يسمح للأجهزة المستندة إلى السيليكون بتحقيق نصف قطر ثني أصغر وغيرها من الهياكل الأكثر إحكاما. Ingaasp لديه فجوة فرقة مباشرة ، في حين أن SI و GE لا. نتيجة لذلك ، فإن أنظمة المواد INP متفوقة من حيث كفاءة الليزر. الأكاسيد الجوهرية لأنظمة INP ليست مستقرة وقوية مثل الأكاسيد الجوهرية لـ SI ، ثاني أكسيد السيليكون (SIO2). يعد السيليكون مادة أقوى من INP ، مما يسمح باستخدام أحجام رقاقة أكبر ، أي من 300 مم (سيتم ترقيته قريبًا إلى 450 مم) مقارنة بـ 75 مم في INP. INPالمعدلاتعادةً ما يعتمد على تأثير صارخ كمي ، وهو حساس لدرجة الحرارة بسبب حركة حافة النطاق الناتجة عن درجة الحرارة. على النقيض من ذلك ، فإن الاعتماد على درجة حرارة المعدلات القائمة على السيليكون صغير جدًا.

تعتبر تقنية السيليكون الضوئية بشكل عام مناسبة فقط للمنتجات ذات التكلفة المنخفضة ، قصيرة المدى ، عالية الحجم (أكثر من مليون قطعة سنويًا). هذا لأنه من المقبول على نطاق واسع أن هناك حاجة إلى كمية كبيرة من سعة الرقاقة لنشر تكاليف القناع وتكاليف التطوير ، وتكنولوجيا السيليكون الضوئيةلديه عيوب أداء كبيرة في تطبيقات المنتجات الإقليمية والمسافة الطويلة من المدينة. في الواقع ، ومع ذلك ، فإن العكس صحيح. في تطبيقات منخفضة التكلفة ، قصيرة المدى وعالي العائد ، ليزر الأسطح الرأسية (VCSEL) والليزر المعدل المباشر (DML ليزر): يشكل الليزر المعدل بشكل مباشر ضغطًا تنافسيًا كبيرًا ، وأصبح ضعف التكنولوجيا الضوئية القائمة على السيليكون التي لا يمكنها دمج الليزر بسهولة عيبًا كبيرًا. في المقابل ، في تطبيقات المترو ، المسافات الطويلة ، نظرًا لتفضيل دمج تقنية السيليكون الضوئية ومعالجة الإشارات الرقمية (DSP) معًا (والتي غالبًا ما تكون في بيئات درجات الحرارة العالية) ، من المفيد فصل الليزر. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تعوض تقنية الكشف المتماسكة أوجه القصور في تقنية السيليكون الضوئية إلى حد كبير ، مثل المشكلة التي تفيد بأن التيار المظلم أصغر بكثير من التيار الضوئي المحلي. في الوقت نفسه ، من الخطأ أيضًا الاعتقاد بأن هناك حاجة إلى كمية كبيرة من سعة الرقاقة لتغطية تكاليف القناع وتكاليف التطوير ، لأن تقنية السيليكون الضوئية تستخدم أحجام عقدة أكبر بكثير من أشكال الموصلات التكميلية الأكثر تقدماً (CMOs) ، وبالتالي فإن الأقنعة والإنتاج المطلوبة رخيصة نسبيًا.