Technologie photonique sur silicium

Technologie photonique sur silicium

À mesure que le processus de la puce rétrécit progressivement, divers effets provoqués par l'interconnexion deviennent un facteur important affectant les performances de la puce. L'interconnexion des puces est l'un des goulots d'étranglement techniques actuels, et la technologie optoélectronique basée sur le silicium pourrait résoudre ce problème. La technologie photonique sur silicium est uncommunication optiquetechnologie qui utilise un faisceau laser au lieu d’un signal électronique à semi-conducteur pour transmettre des données. Il s'agit d'une technologie de nouvelle génération basée sur le silicium et les matériaux de substrat à base de silicium et qui utilise le procédé 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 cœurs du processeur 100 fois ou plus plus rapide, et l'efficacité énergétique est également très élevée, il est donc considéré comme une nouvelle génération de semi-conducteurs. technologie.

Historiquement, la photonique sur silicium a été développée sur SOI, mais les plaquettes SOI sont coûteuses et ne constituent 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 en silicium devient un goulot d'étranglement, c'est pourquoi une variété de nouveaux matériaux tels que les films LNO, l'InP, le BTO, les polymères et les matériaux plasma ont été développés pour atteindre des performances plus élevées.

Le grand potentiel de la photonique sur silicium réside dans l'intégration de plusieurs fonctions dans un seul boîtier et dans la fabrication de la plupart ou de la totalité d'entre elles, dans le cadre d'une seule puce ou d'un empilement de puces, en utilisant les mêmes installations de fabrication que celles utilisées pour construire des dispositifs microélectroniques avancés (voir Figure 3). . Cela réduirait radicalement le coût de la transmission des 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 les systèmes photoniques complexes sur silicium, la plus courante étant la communication de données. Cela inclut les communications numériques à large bande passante pour les applications à courte portée, les schémas de modulation complexes pour les applications longue distance et les communications cohérentes. Outre la communication de données, un grand nombre de nouvelles applications de cette technologie sont explorées tant dans le monde des affaires que dans le monde universitaire. Ces applications incluent : la nanophotonique (nano-optomécanique) et la physique de la matière condensée, la biodétection, l'optique non linéaire, les systèmes LiDAR, les gyroscopes optiques, la technologie RF intégrée.optoélectronique, émetteurs-récepteurs radio intégrés, communications cohérentes, nouveausources lumineuses, réduction du bruit laser, capteurs de gaz, photonique intégrée à très grande longueur d'onde, traitement des signaux à haute vitesse et micro-ondes, etc. Les domaines particulièrement prometteurs comprennent la biodétection, l'imagerie, le lidar, la détection inertielle, les circuits intégrés photoniques-radiofréquences hybrides (RFics) et le signal. traitement.