Optoelectronic-yntegraasjemetoade

OptOelectronicYntegraasjemetoade

De yntegraasje fanPhotonicsEn elektroanika is in wichtige stap by it ferbetterjen fan 'e mooglikheden fan' e mooglikheid fan ynformaasje dy't rapper oerdracht ynskeakelje, konsumpsje en mear kompakte apparaatûntwikkeling en iepenje enoarm nije kânsen foar systeemûntwerp. Yntegraasjetoaden wurde yn 't algemien ferdield yn twa kategoryen: monolityske yntegraasje en yntegraasje foar mearbere ynnotaasje.

Monolithic yntegraasje
Monolithic-yntegraasje giet om produsearjen fan de fotoanyske en elektroanyske komponinten op deselde substraat, meast mei kompatibele materialen en prosessen te brûken. Dizze oanpak rjochtet him op it meitsjen fan in naadleaze ynterface tusken ljocht en elektrisiteit binnen ien chip.
Foardielen:
1. Ferminderje ferballeSlies: Pleatsing fan 'e fotoenen en elektroanyske komponinten yn' e nauwe proximiteit minimaliseart sinjaalferlies ferbûn mei ferbiningen fan off-chip.
2, Ferbettere prestaasjes: Triighte yntegraasje kin liede ta rapper gegevensferfier snelheden fanwege koartere sinjedaden en fermindere latency.
3, Lytsere grutte: Monolithic-yntegraasje kinne it heul kompakte apparaten tastean, dy't benammen foardielich is foar romte-beheinde applikaasjes, lykas datasesintra of handheld apparaten.
4, Ferminderje krêft konsumpsje: Elimineer de needsaak foar aparte pakketten en interconnect fan 'e lange ôfstân, dy't de macht easken kinne ferminderje.
Útdaging:
1) Materiaal kompatibiliteit: Materiaal fine dy't sawol recrons- as fotonyske funksjes stypje kinne útdaagje, om't se faak ferskillende eigenskippen fereaskje.
2, Process-kompatibiliteit: Ynheegjen fan 'e ferskate produksjeprosessen fan elektroanika en fotons op deselde substraat sûnder te degradearjen dy't de prestaasjes fan ien komponint is, is in komplekse taak.
4, Kompleks Manufacturing: De hege presyzje fereaske foar elektroanyske en fotonone struktueren fergruttet de kompleksiteit en kosten fan it meitsjen fan produsearjen.

Multi-chip yntegraasje
Dizze oanpak makket mooglik foar gruttere fleksibiliteit by it selektearjen fan materialen en prosessen foar elke funksje. Yn dizze yntegraasje komme de elektroanyske en fotonyske komponinten út ferskate prosessen en wurde dan gearstald en pleatst op in mienskiplik pakket of substraat (figuer 1). Litte wy no de bondingmodi listje tusken Opto-elektroanyske chips. Direkte bonding: Dizze technyk omfettet it direkte fysike kontakt en bonding fan twa planar oerflakken, meast fasiliteare troch molekulêre bondele krêften, waarmte, en druk. It hat it foardiel fan ienfâld en potinsjeel en potensjeel heul ferliesferbiningen, mar fereasket krekt ôfstimd en skjinne oerflakken. Fiber / Greating Coupling: Yn dit skema is de glêstried as glêstarij as fariat ôfstimd en bondele oan 'e râne as it oerflak fan' e fotoanyske chip yn en út 'e chip koppele. It roaster kin ek brûkt wurde foar fertikale koppeling, ferbetterje de effisjinsje fan 'e oerdracht fan ljocht tusken de fotoanyske chip en de eksterne glêstried. Troch-silisium gatten (TSV's) en mikro-bulten: troch-silisipische gatten binne fertikale ynterconnect troch in silisium-substraat, wêrtroch't de chips yn trije dimensjes tastean. Kombineare mei mikro-konvex-punten om elektryske ferbiningen te berikken tusken elektroanyske en fotonyske chips yn steapele konfiguraasjes, geskikt foar yntegraasje fan hege tichtheid. Optyske Intermediary laach: De Optyske Intermediêre laach is in aparte substraat mei optyske golfguidaten dy't as intermediêre tsjinje foar routing fan optyske sinjalen tusken chips. It makket it mooglik om presys ôfstimming, en ekstra passyfoptyske komponintenkin yntegreare wurde foar ferhege ferbining fleksibiliteit. Hybride Bonding: Dizze Avansearre Bonding Technology kombineart direkte bonding en Micro-Bump-technology om elektryske ferbiningen fan hege tichtheid te berikken tusken chips- en hege kwaliteit optyske ynterfaces. It is benammen tasizzend foar hege prestaasjes OptOelectronyske ko-yntegraasje. Solder Bump Bonding: gelyk oan Flip Chip Bonding, wurde Solderbulten brûkt om elektryske ferbiningen te meitsjen. Yn 'e kontekst fan Opto-elektroanyske yntegraasje moat spesjaal omtinken lykwols wurde betelle om skea te foarkommen oan fotoanyske komponinten feroarsake troch thermyske stress en ûnderhâld fan optyske ôfstimming.

Figuer 1 :: Electron / Photo Chip-to-Chip Bonding Scheme

De foardielen fan dizze oanpakken binne signifikant: om't de CMOS-wrâld bliuwt folgje yn 'e wet fan Moore of BI-CMOS OP A Cheap Silons Fotonic Photonic Photonic Chip, behearje de foardielen fan' e bêste prosessen yn fotonika en elektronika. Om't fotonika algemien net fereasket de fabrikaazje fan heul lytse struktueren (Keygrutte fan sawat 100 Nanometers binne typysk yn ferliking mei transistyske apparaten om te produsearjen yn in apart proses, skieden fan alle avansearre elektronika foar it formulearre produkt.
Foardielen:
1, Flexibiliteit: Ferskillende materialen en prosessen kinne ûnôfhinklik wurde brûkt om de bêste prestaasje fan elektroanyske en fotonyske komponinten te berikken.
2, Processefilingen: It gebrûk fan mature fabrikaazjeprosessen foar elke komponint kin de produksje ferienfâldigje en kosten ferminderje.
3, makliker upgrade en ûnderhâld: De skieding fan komponinten kinne yndividuele komponinten makliker wurde ferfongen of opwurdearre sûnder te beynfloede sûnder it folsleine systeem te beynfloede.
Útdaging:
1, Interconnection LOSS: De off-chip-ferbining yntroduseart ekstra sinjaalferlies en kin komplekse opliedingsprosedueres fereaskje.
2, tanommen kompleksiteit en grutte: yndividuele komponinten fereaskje ekstra ferpakking en interconnections, wat resultearje yn gruttere maten en potensjeel hegere kosten.
3, Konsumpsje fan hegere krêft: langer sinjaalpaden en ekstra ferpakking kinne macht easken ferheegje yn ferlevere mei monolityske yntegraasje.
Konklúzje:
It kiezen fan tusken Monolithic en Multi-Chip-yntegraasje hinget ôf fan applikaasje-spesifike easken, ynklusyf prestaasjedoelen, grutte beheiningen, kostenwedstriden, en technologywyt. Nettsjinsteande produksjekompleksiteit is monolityske yntegraasje foardielich foar applikaasjes dy't ekstreme miniaturalisaasje nedich binne, leech krêft konsumpsje, en hege snelheidsferfier. Ynstee biedt Multi-chip-yntegraasje gruttere ûntwerpe fleksibiliteit en brûkt besteande produksjepaden, wêrtroch it geskikt is foar applikaasjes wêr't dizze faktoaren de foardielen fan tichter yntegraasje swierrichheden hawwe. As ûndersyk nei ûndersyk komt, hybride hannelingen dy't kisten meitsje fan beide strategyen wurde ek ferkend om systeemprestaasjes te optimalisearjen by it ferminderjen fan 'e útdagings ferbûn mei elke oanpak.