I takt med att chipets processer gradvis krymper, blir olika effekter orsakade av sammankopplingen en viktig faktor som påverkar chipets prestanda. Chipsammankoppling är en av de nuvarande tekniska flaskhalsarna, och kiselbaserad optoelektronikteknik kan lösa detta problem. Kiselfotonteknik är enoptisk kommunikationteknik som använder en laserstråle istället för en elektronisk halvledarsignal för att överföra data. Det är en ny generation teknik baserad på kisel och kiselbaserade substratmaterial och använder den befintliga CMOS-processen föroptisk anordningutveckling och integration. Dess största fördel är att den har en mycket hög överföringshastighet, vilket kan göra dataöverföringshastigheten mellan processorkärnorna 100 gånger eller mer snabbare, och energieffektiviteten är också mycket hög, så den anses vara en ny generation av halvledarteknik.
Historiskt sett har kiselfotonik utvecklats på SOI, men SOI-wafers är dyra och inte nödvändigtvis det bästa materialet för alla olika fotoniska funktioner. Samtidigt, i takt med att datahastigheterna ökar, blir höghastighetsmodulering på kiselmaterial en flaskhals, så en mängd nya material som LNO-filmer, InP, BTO, polymerer och plasmamaterial har utvecklats för att uppnå högre prestanda.
Den stora potentialen hos kiselfotonik ligger i att integrera flera funktioner i ett enda paket och tillverka de flesta eller alla av dem, som en del av ett enda chip eller en stack av chip, med samma tillverkningsanläggningar som används för att bygga avancerade mikroelektroniska enheter (se figur 3). Att göra det kommer att radikalt minska kostnaden för att överföra data överoptiska fibreroch skapa möjligheter för en mängd olika radikala nya tillämpningar inomfotonik, vilket möjliggör konstruktion av mycket komplexa system till en mycket blygsam kostnad.
Många tillämpningar dyker upp för komplexa kiselfotoniska system, varav den vanligaste är datakommunikation. Detta inkluderar digital kommunikation med hög bandbredd för tillämpningar på kort avstånd, komplexa moduleringsscheman för tillämpningar på långa avstånd och koherent kommunikation. Förutom datakommunikation utforskas ett stort antal nya tillämpningar av denna teknik inom både näringslivet och den akademiska världen. Dessa tillämpningar inkluderar: nanofotonik (nanooptomekanik) och kondenserad materiefysik, biosensorer, ickelinjär optik, LiDAR-system, optiska gyroskop, RF-integrerade signaler.optoelektronik, integrerade radiosändtagare, koherent kommunikation, nyaljuskällor, laserbrusreducering, gassensorer, integrerad fotonik med mycket lång våglängd, höghastighets- och mikrovågssignalbehandling, etc. Särskilt lovande områden inkluderar biosensorer, avbildning, lidar, tröghetsavkänning, hybrida fotoniska-radiofrekvensintegrerade kretsar (RFics) och signalbehandling.
Publiceringstid: 2 juli 2024