تكنولوجيا السيليكون الضوئية

تكنولوجيا السيليكون الضوئية

نظرًا لأن عملية الشريحة ستتقلص تدريجياً ، فإن التأثيرات المختلفة الناجمة عن التوصيل البيني تصبح عاملاً مهمًا يؤثر على أداء الشريحة. يعد اتصال الرقاقة أحد الاختناقات التقنية الحالية ، وقد تحل تكنولوجيا الإلكترونيات البصرية القائمة على السيليكون هذه المشكلة. تكنولوجيا السيليكون الضوئية هيالتواصل البصريالتكنولوجيا التي تستخدم شعاع الليزر بدلاً من إشارة أشباه الموصلات الإلكترونية لنقل البيانات. إنها تقنية جيل جديدة تستند إلى مواد الركيزة السيليكون والسيليكون وتستخدم عملية CMOs الحاليةالجهاز البصريالتنمية والتكامل. ميزةها الأكبر هي أن لديها معدل نقل مرتفع للغاية ، والذي يمكن أن يجعل سرعة نقل البيانات بين النوى المعالج 100 مرة أو أكثر أسرع ، كما أن كفاءة الطاقة مرتفعة للغاية ، لذلك يعتبر جيلًا جديدًا من تقنية أشباه الموصلات.

تاريخياً ، تم تطوير ضوئية من السيليكون على SOI ، ولكن رقائق SOI باهظة الثمن وليست بالضرورة أفضل مادة لجميع وظائف الضوئية المختلفة. في الوقت نفسه ، مع زيادة معدلات البيانات ، أصبح التعديل عالي السرعة على مواد السيليكون عنق الزجاجة ، لذلك تم تطوير مجموعة متنوعة من المواد الجديدة مثل أفلام LNO و INP و BTO والبوليمرات ومواد البلازما لتحقيق أداء أعلى.

تكمن الإمكانات الكبرى لفوتونيك السيليكون في دمج وظائف متعددة في حزمة واحدة وتصنيع معظمها أو جميعها ، كجزء من شريحة واحدة أو كومة من الرقائق ، باستخدام نفس مرافق التصنيع المستخدمة لإنشاء أجهزة إلكترونية متطورة (انظر الشكل 3). القيام بذلك سيقلل بشكل جذري من تكلفة نقل البياناتالألياف البصريةوخلق فرص لمجموعة متنوعة من التطبيقات الجديدة الجذرية فيالضوئية، السماح ببناء أنظمة معقدة للغاية بتكلفة متواضعة للغاية.

تبرز العديد من التطبيقات لأنظمة ضوئية للسيليكون المعقدة ، والأكثر شيوعًا هي اتصالات البيانات. ويشمل ذلك الاتصالات الرقمية عالية النطاق الترددي للتطبيقات قصيرة المدى ، ومخططات التعديل المعقدة لتطبيقات المسافات الطويلة ، والاتصالات المتماسكة. بالإضافة إلى اتصال البيانات ، يتم استكشاف عدد كبير من التطبيقات الجديدة لهذه التكنولوجيا في كل من الأعمال والأوساط الأكاديمية. وتشمل هذه التطبيقات ما يلي: نانوفوتونيك (ميكانيكا نانو البصرية) والفيزياء المكثفة ، والاستشعار الحيوي ، والبصريات غير الخطية ، وأنظمة lidar ، الجيروسكوب البصرية ، RF متكاملةالإلكترونيات الضوئية، مستقبلي إذاعي متكامل ، اتصالات متماسكة ، جديدةمصادر الضوء، الحد من الضوضاء بالليزر ، مستشعرات الغاز ، الضوئية المدمجة الطويلة الطويلة ذات الطول الموجي ، معالجة إشارات عالية السرعة وميكروويف ، وما إلى ذلك. تشمل المناطق الواعدة بشكل خاص الاستشعار الحيوي ، التصوير ، lidar ، الاستشعار بالقصور الذاتي ، الدوائر المتكاملة لتردد الترددات الضوئية الهجينة (RFIC) ، ومعالجة الإشارات.