Comparaison des systèmes de matériaux de circuit intégré photonique

Comparaison des systèmes de matériaux de circuit intégré photonique
La figure 1 montre une comparaison de deux systèmes de matériaux, du phosphore d'indium (INP) et du silicium (Si). La rareté de l'indium fait d'Inp un matériau plus cher que Si. Étant donné que les circuits à base de silicium impliquent une croissance épitaxiale moins, le rendement des circuits à base de silicium est généralement plus élevé que celui des circuits INP. Dans les circuits à base de silicium, le germanium (GE), qui n'est généralement utilisé que dansPhotodétecteur(détecteurs légers), nécessite une croissance épitaxiale, tandis que dans les systèmes INP, même les guides d'ondes passifs doivent être préparés par croissance épitaxiale. La croissance épitaxiale a tendance à avoir une densité de défaut plus élevée que la croissance monocristallière, comme à partir d'un lingot cristallin. Les guides d'ondes INP ont un contraste d'indice de réfraction élevé uniquement dans la transversale, tandis que les guides d'ondes à base de silicium ont un contraste élevé de l'indice de réfraction dans la transversale et le longitudinal, ce qui permet aux dispositifs à base de silicium d'obtenir des rayons de flexion plus petits et d'autres structures plus compactes. Ingaasp a une bande interdite directe, alors que Si et GE ne le font pas. En conséquence, les systèmes de matériaux InP sont supérieurs en termes d'efficacité laser. Les oxydes intrinsèques des systèmes INP ne sont pas aussi stables et robustes que les oxydes intrinsèques du SI, le dioxyde de silicium (SiO2). Le silicium est un matériau plus fort que l'INP, permettant l'utilisation de tailles de plaquettes plus grandes, à savoir 300 mm (bientôt améliorées à 450 mm) contre 75 mm en INP. Inpmodulateursdépendent généralement de l'effet stark confiné quantique, qui est sensible à la température en raison du mouvement du bord de la bande causé par la température. En revanche, la dépendance à la température des modulateurs à base de silicium est très faible.

La technologie photonique en silicium est généralement considérée comme adaptée uniquement aux produits à faible coût et à courte portée et à volume élevé (plus d'un million de pièces par an). En effetTechnologie photonique en siliciumprésente des inconvénients de performances significatifs dans les applications de produits régionales et longues de ville à la ville. En réalité, cependant, l'inverse est vrai. Dans des applications à faible gamme, à court terme et à haut rendement, le laser émettant en surface de la cavité verticale (VCSEL) etlaser à modulation directe (Laser DML)): Le laser modulé directement pose une énorme pression concurrentielle, et la faiblesse de la technologie photonique à base de silicium qui ne peut pas facilement intégrer les lasers est devenue un inconvénient important. En revanche, dans le métro, les applications à longue distance, en raison de la préférence pour intégrer la technologie photonique de silicium et le traitement du signal numérique (DSP) (qui est souvent dans des environnements à haute température), il est plus avantageux de séparer le laser. De plus, la technologie de détection cohérente peut compenser les lacunes de la technologie photonique du silicium dans une large mesure, comme le problème que le courant sombre est beaucoup plus petit que le photocourant d'oscillateur local. Dans le même temps, il est également faux de penser qu'une grande quantité de capacité de plaquette est nécessaire pour couvrir les coûts de masque et de développement, car la technologie photonique de silicium utilise des tailles de nœuds qui sont beaucoup plus grandes que les semi-conducteurs complémentaires d'oxyde métallique les plus avancés (CMO), de sorte que les masques et les courses de production requis sont relativement bon marché.