การเปรียบเทียบระบบวัสดุวงจรแบบบูรณาการโทนิค

การเปรียบเทียบระบบวัสดุวงจรแบบบูรณาการโทนิค
รูปที่ 1 แสดงการเปรียบเทียบระบบวัสดุสองระบบ, อินเดียมฟอสฟอรัส (INP) และซิลิกอน (SI) ความหายากของอินเดียมทำให้ INP เป็นวัสดุที่มีราคาแพงกว่า SI เนื่องจากวงจรที่ใช้ซิลิคอนเกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตของ epitaxial น้อยกว่าผลผลิตของวงจรที่ใช้ซิลิกอนมักจะสูงกว่าวงจร INP ในวงจรที่ใช้ซิลิกอน, Germanium (GE) ซึ่งมักจะใช้เฉพาะในเครื่องตรวจจับแสง(เครื่องตรวจจับแสง) ต้องใช้การเจริญเติบโตของ epitaxial ในขณะที่อยู่ในระบบ INP แม้กระทั่งท่อนำคลื่นแบบพาสซีฟจะต้องเตรียมโดยการเติบโตของ epitaxial การเติบโตของ Epitaxial มีแนวโน้มที่จะมีความหนาแน่นของข้อบกพร่องสูงกว่าการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยวเช่นจากแท่งคริสตัล ท่อนำคลื่น INP มีความคมชัดของดัชนีการหักเหของแสงสูงเฉพาะในขวางในขณะที่ท่อนำคลื่นที่ใช้ซิลิกอนมีความคมชัดดัชนีการหักเหของแสงสูงทั้งในแนวขวางและตามยาวซึ่งช่วยให้อุปกรณ์ที่ใช้ซิลิกอนได้รับรัศมีการดัดขนาดเล็กและโครงสร้างที่กะทัดรัดอื่น ๆ Ingaasp มีช่องว่างของวงดนตรีโดยตรงในขณะที่ SI และ GE ไม่ได้ เป็นผลให้ระบบวัสดุภายในมีประสิทธิภาพเหนือกว่าในแง่ของประสิทธิภาพของเลเซอร์ ออกไซด์ที่แท้จริงของระบบ INP นั้นไม่มั่นคงและแข็งแกร่งเท่ากับออกไซด์ที่แท้จริงของ Si, ซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO2) ซิลิคอนเป็นวัสดุที่แข็งแกร่งกว่า INP ทำให้สามารถใช้ขนาดแผ่นเวเฟอร์ที่ใหญ่กว่าได้เช่น 300 มม. (เร็ว ๆ นี้จะได้รับการอัพเกรดเป็น 450 มม.) เมื่อเทียบกับ 75 มม. ใน INP อินพีเครื่องดัดแปลงมักจะขึ้นอยู่กับเอฟเฟกต์สตาร์คควอนตัมซึ่งมีความไวต่ออุณหภูมิเนื่องจากการเคลื่อนไหวของขอบแถบที่เกิดจากอุณหภูมิ ในทางตรงกันข้ามการพึ่งพาอุณหภูมิของโมดูเลเตอร์ที่ใช้ซิลิกอนมีขนาดเล็กมาก

โดยทั่วไปแล้วเทคโนโลยี Silicon Photonics นั้นเหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีราคาต่ำระยะสั้นและมีปริมาณมาก (มากกว่า 1 ล้านชิ้นต่อปี) นี่เป็นเพราะเป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางว่าต้องใช้กำลังการผลิตเวเฟอร์จำนวนมากเพื่อกระจายหน้ากากและต้นทุนการพัฒนาและนั่นเทคโนโลยี Photonics ซิลิคอนมีข้อเสียด้านประสิทธิภาพที่สำคัญในแอพพลิเคชั่นผลิตภัณฑ์ระดับภูมิภาคและระดับเมืองถึงเมือง อย่างไรก็ตามในความเป็นจริงสิ่งที่ตรงกันข้ามนั้นเป็นจริง ในแอปพลิเคชันที่ให้ผลตอบแทนสูงระยะสั้น, เลเซอร์เปล่งแสงแนวตั้ง (VCSEL) และ VCSEL) และเลเซอร์ (เลเซอร์ DML): เลเซอร์มอดูเลตโดยตรงทำให้เกิดแรงกดดันในการแข่งขันอย่างมากและความอ่อนแอของเทคโนโลยีโทนิคที่ใช้ซิลิกอนที่ไม่สามารถรวมเลเซอร์ได้อย่างง่ายดายกลายเป็นข้อเสียที่สำคัญ ในทางตรงกันข้ามในเมโทรแอพพลิเคชั่นทางไกลเนื่องจากการตั้งค่าสำหรับการรวมเทคโนโลยี silicon photonics และการประมวลผลสัญญาณดิจิตอล (DSP) เข้าด้วยกัน (ซึ่งมักจะอยู่ในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูง) มันมีประโยชน์มากขึ้นในการแยกเลเซอร์ นอกจากนี้เทคโนโลยีการตรวจจับที่สอดคล้องกันสามารถสร้างข้อบกพร่องของเทคโนโลยี Silicon Photonics ในระดับใหญ่เช่นปัญหาที่กระแสมืดนั้นเล็กกว่าโฟโตเคอเรนต์ออสซิลเลเตอร์ท้องถิ่นมาก ในเวลาเดียวกันก็เป็นความผิดที่คิดว่าจำเป็นต้องมีความจุเวเฟอร์จำนวนมากเพื่อครอบคลุมหน้ากากและค่าใช้จ่ายในการพัฒนาเนื่องจากเทคโนโลยี Silicon Photonics ใช้ขนาดโหนดที่มีขนาดใหญ่กว่าเซมิคอนดักเตอร์โลหะออกไซด์เสริมที่ทันสมัยที่สุด (CMOs) ดังนั้นหน้ากากและการผลิตที่จำเป็น