เทคโนโลยีซิลิคอนโฟโตนิกส์

เทคโนโลยีซิลิคอนโฟโตนิกส์

เนื่องจากกระบวนการของชิปจะค่อยๆ ลดขนาดลง ผลกระทบต่างๆ ที่เกิดจากการเชื่อมต่อระหว่างกันจึงกลายเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของชิป การเชื่อมต่อระหว่างชิปเป็นหนึ่งในปัญหาคอขวดทางเทคนิคในปัจจุบัน และเทคโนโลยีออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ซิลิคอนอาจช่วยแก้ปัญหานี้ได้ เทคโนโลยีโฟโตนิกซิลิคอนเป็นการสื่อสารด้วยแสงเทคโนโลยีที่ใช้ลำแสงเลเซอร์แทนสัญญาณเซมิคอนดักเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ในการส่งข้อมูล เป็นเทคโนโลยียุคใหม่ที่ใช้วัสดุซับสเตรตที่มีซิลิกอนและซิลิกอน และใช้กระบวนการ CMOS ที่มีอยู่อุปกรณ์ออปติคอลการพัฒนาและการบูรณาการ ข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดคือมีอัตราการส่งข้อมูลที่สูงมากซึ่งสามารถทำให้ความเร็วในการส่งข้อมูลระหว่างแกนประมวลผลเร็วขึ้น 100 เท่าหรือมากกว่านั้นและประสิทธิภาพการใช้พลังงานก็สูงมากเช่นกัน ดังนั้นจึงถือเป็นเซมิคอนดักเตอร์รุ่นใหม่ เทคโนโลยี.

ในอดีต ซิลิคอนโฟโตนิกส์ได้รับการพัฒนาบนซอย แต่เวเฟอร์ของซอยมีราคาแพงและไม่จำเป็นต้องเป็นวัสดุที่ดีที่สุดสำหรับฟังก์ชันโฟโตนิกส์ที่แตกต่างกันทั้งหมด ในเวลาเดียวกัน เมื่ออัตราข้อมูลเพิ่มขึ้น การปรับความเร็วสูงบนวัสดุซิลิกอนจะกลายเป็นปัญหาคอขวด ดังนั้นวัสดุใหม่ที่หลากหลาย เช่น ฟิล์ม LNO, InP, BTO, โพลีเมอร์ และวัสดุพลาสมา จึงได้รับการพัฒนาเพื่อให้บรรลุประสิทธิภาพที่สูงขึ้น

ศักยภาพที่ยอดเยี่ยมของซิลิคอนโฟโตนิกส์อยู่ที่การรวมฟังก์ชันหลายอย่างไว้ในแพ็คเกจเดียวและผลิตส่วนใหญ่หรือทั้งหมดโดยเป็นส่วนหนึ่งของชิปตัวเดียวหรือกองชิป โดยใช้โรงงานผลิตเดียวกันกับที่ใช้ในการสร้างอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูง (ดูรูปที่ 3) . การทำเช่นนี้จะช่วยลดต้นทุนในการส่งข้อมูลได้อย่างมากใยแก้วนำแสงและสร้างโอกาสสำหรับการใช้งานใหม่ๆ ที่หลากหลายในโฟโตนิกส์ทำให้สามารถสร้างระบบที่มีความซับซ้อนสูงได้ด้วยต้นทุนที่ต่ำมาก

แอปพลิเคชั่นจำนวนมากกำลังเกิดขึ้นสำหรับระบบโฟโตนิกซิลิคอนที่ซับซ้อน ซึ่งที่พบบ่อยที่สุดคือการสื่อสารข้อมูล ซึ่งรวมถึงการสื่อสารดิจิทัลแบนด์วิธสูงสำหรับการใช้งานระยะสั้น รูปแบบการปรับที่ซับซ้อนสำหรับการใช้งานทางไกล และการสื่อสารที่สอดคล้องกัน นอกเหนือจากการสื่อสารข้อมูลแล้ว ยังมีการสำรวจแอปพลิเคชั่นใหม่ๆ จำนวนมากของเทคโนโลยีนี้ทั้งในภาคธุรกิจและภาควิชาการ แอปพลิเคชันเหล่านี้ได้แก่: นาโนโฟโตนิกส์ (กลศาสตร์ออปโตนาโน) และฟิสิกส์ของสสารควบแน่น การตรวจจับทางชีวภาพ เลนส์ไม่เชิงเส้น ระบบ LiDAR ไจโรสโคปแบบออปติคอล รวม RFออปโตอิเล็กทรอนิกส์, เครื่องรับส่งสัญญาณวิทยุแบบรวม, การสื่อสารที่สอดคล้องกัน, ใหม่แหล่งกำเนิดแสง, การลดสัญญาณรบกวนด้วยเลเซอร์, เซ็นเซอร์ก๊าซ, โฟโตนิกแบบบูรณาการที่มีความยาวคลื่นยาวมาก, การประมวลผลสัญญาณไมโครเวฟความเร็วสูง ฯลฯ พื้นที่ที่น่ามีแนวโน้มเป็นอย่างยิ่ง ได้แก่ การตรวจจับทางชีวภาพ การสร้างภาพ ไลดาร์ การตรวจจับแรงเฉื่อย วงจรรวมความถี่โฟโตนิก-วิทยุแบบไฮบริด (RFics) และสัญญาณ กำลังประมวลผล.