Technologie photonique en silicium

Technologie photonique en silicium

Comme le processus de la puce se rétrécira progressivement, divers effets causés par l'interconnexion deviennent un facteur important affectant les performances de la puce. L'interconnexion de la puce est l'un des goulots d'étranglement techniques actuels, et la technologie d'optoélectronique à base de silicium peut résoudre ce problème. La technologie photonique en silicium est uncommunication optiqueLa technologie qui utilise un faisceau laser au lieu d'un signal semi-conducteur électronique pour transmettre des données. Il s'agit d'une technologie de nouvelle génération basée sur des matériaux de substrat à base de silicium et de silicium et utilise le processus CMOS existant pourdispositif optiquedéveloppement et intégration. Son plus grand avantage est qu'il a un taux de transmission très élevé, ce qui peut rendre la vitesse de transmission des données entre les noyaux du processeur 100 fois ou plus plus rapidement, et l'efficacité énergétique est également très élevée, il est donc considéré comme une nouvelle génération de technologie semi-conducteurs.

Historiquement, la photonique en silicium a été développée sur SOI, mais les plaquettes SOI sont coûteuses et pas nécessairement le meilleur matériau pour toutes les différentes fonctions photoniques. Dans le même temps, à mesure que les débits de données augmentent, la modulation à grande vitesse sur les matériaux de silicium devient un goulot d'étranglement, donc une variété de nouveaux matériaux tels que les films LNO, INP, BTO, polymères et matériaux plasma ont été développés pour obtenir des performances plus élevées.

Le grand potentiel de la photonique en silicium réside dans l'intégration de plusieurs fonctions dans un seul emballage et la fabrication de la plupart ou la totalité, dans le cadre d'une seule puce ou d'une pile de puces, en utilisant les mêmes installations de fabrication utilisées pour construire des appareils microélectroniques avancés (voir figure 3). Cela réduira radicalement le coût de transmission de données surfibres optiqueset créer des opportunités pour une variété de nouvelles applications radicales dansphotonique, permettant la construction de systèmes très complexes à un coût très modeste.

De nombreuses applications émergent pour des systèmes photoniques de silicium complexes, les plus courants étant les communications des données. Cela comprend les communications numériques à large bande passante pour les applications à court terme, les schémas de modulation complexes pour les applications à longue distance et les communications cohérentes. En plus de la communication de données, un grand nombre de nouvelles applications de cette technologie sont explorées à la fois dans les affaires et le monde universitaire. Ces applications comprennent: la nanophotonique (nano opto-mécanique) et la physique de la matière condensée, la biodésence, l'optique non linéaire, les systèmes LiDAR, les gyroscopes optiques, RF intégréoptoélectronique, émetteurs-récepteurs radio intégrés, communications cohérentes, nouveauxSources légères, réduction du bruit au laser, capteurs de gaz, photonique intégrée à très longue longueur d'onde, traitement du signal à grande vitesse et micro-ondes, etc. Les zones particulièrement prometteuses comprennent la biodétection, l'imagerie, le lidar, la détection inertielle, le traitement hybride de la fréquence de radio-radio (RFICS) et le traitement du signal.