مع تقلص عملية الشريحة تدريجيًا، تصبح التأثيرات المختلفة الناتجة عن التوصيل البيني عاملاً مهمًا يؤثر على أداء الشريحة. يعد التوصيل البيني للرقائق أحد الاختناقات التقنية الحالية، وقد تحل تكنولوجيا الإلكترونيات الضوئية القائمة على السيليكون هذه المشكلة. تكنولوجيا السيليكون الضوئية هيالاتصالات البصريةالتكنولوجيا التي تستخدم شعاع الليزر بدلاً من إشارة أشباه الموصلات الإلكترونية لنقل البيانات. إنها تقنية جيل جديد تعتمد على السيليكون والمواد الأساسية القائمة على السيليكون وتستخدم عملية CMOS الحالية لـجهاز بصريالتنمية والتكامل. أكبر ميزة له هي أنه يتمتع بمعدل نقل مرتفع للغاية، مما يمكن أن يجعل سرعة نقل البيانات بين نوى المعالج أسرع 100 مرة أو أكثر، كما أن كفاءة الطاقة عالية جدًا أيضًا، لذلك يعتبر جيلًا جديدًا من أشباه الموصلات تكنولوجيا.
تاريخيًا، تم تطوير ضوئيات السيليكون على SOI، لكن رقائق SOI غالية الثمن وليست بالضرورة أفضل مادة لجميع وظائف الضوئيات المختلفة. في الوقت نفسه، مع زيادة معدلات البيانات، أصبح التعديل عالي السرعة على مواد السيليكون بمثابة عنق الزجاجة، لذلك تم تطوير مجموعة متنوعة من المواد الجديدة مثل أفلام LNO، وInP، وBTO، والبوليمرات، ومواد البلازما لتحقيق أداء أعلى.
تكمن الإمكانات الكبيرة لضوئيات السيليكون في دمج وظائف متعددة في حزمة واحدة وتصنيع معظمها أو جميعها، كجزء من شريحة واحدة أو مجموعة من الرقائق، باستخدام نفس مرافق التصنيع المستخدمة لبناء أجهزة إلكترونية دقيقة متقدمة (انظر الشكل 3). . سيؤدي القيام بذلك إلى تقليل تكلفة نقل البيانات بشكل جذريالألياف الضوئيةوخلق فرص لمجموعة متنوعة من التطبيقات الجذرية الجديدة فيالضوئياتمما يسمح ببناء أنظمة معقدة للغاية بتكلفة متواضعة للغاية.
تظهر العديد من التطبيقات لأنظمة السيليكون الضوئية المعقدة، وأكثرها شيوعًا هو اتصالات البيانات. ويشمل ذلك الاتصالات الرقمية ذات النطاق الترددي العالي للتطبيقات قصيرة المدى، وأنظمة التعديل المعقدة لتطبيقات المسافات الطويلة، والاتصالات المتماسكة. بالإضافة إلى اتصالات البيانات، يتم استكشاف عدد كبير من التطبيقات الجديدة لهذه التكنولوجيا في كل من قطاع الأعمال والأوساط الأكاديمية. تشمل هذه التطبيقات: الضوئيات النانوية (ميكانيكا النانو الضوئية) وفيزياء المواد المكثفة، والاستشعار الحيوي، والبصريات غير الخطية، وأنظمة LiDAR، والجيروسكوبات الضوئية، والترددات اللاسلكية المتكاملةالإلكترونيات الضوئية، أجهزة إرسال واستقبال لاسلكية متكاملة، اتصالات متماسكة، جديدةمصادر الضوءوتقليل الضوضاء بالليزر، وأجهزة استشعار الغاز، والضوئيات المتكاملة ذات الطول الموجي الطويل جدًا، ومعالجة الإشارات عالية السرعة والميكروويف، وما إلى ذلك. وتشمل المجالات الواعدة بشكل خاص الاستشعار الحيوي، والتصوير، والليدار، والاستشعار بالقصور الذاتي، والدوائر المتكاملة ذات تردد الراديو الفوتوني الهجين (RFics)، والإشارة يعالج.
وقت النشر: 02 يوليو 2024