Technologie photonique sur silicium

Technologie photonique sur silicium

À mesure que le processus de fabrication des puces se rétrécit, divers effets causés 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 à base de silicium pourrait résoudre ce problème. La technologie photonique sur silicium est unecommunication optiqueTechnologie utilisant un faisceau laser plutôt qu'un signal électronique à semi-conducteur pour transmettre des données. Il s'agit d'une technologie de nouvelle génération basée sur le silicium et des substrats à base de silicium, qui utilise le procédé CMOS existant pourdispositif optiqueDéveloppement et intégration. Son principal avantage réside dans son débit de transmission très élevé, qui peut accélérer jusqu'à 100 fois, voire plus, la transmission de données entre les cœurs du processeur. Son rendement énergétique est également très élevé, ce qui en fait une technologie de semi-conducteurs de nouvelle génération.

Historiquement, la photonique silicium a été développée sur SOI, mais les plaquettes SOI sont coûteuses et ne constituent pas nécessairement le matériau le plus adapté à toutes les fonctions photoniques. Parallèlement, avec l'augmentation des débits de données, la modulation à haut débit sur les matériaux silicium devient un obstacle. C'est pourquoi divers nouveaux matériaux, tels que les films LNO, l'InP, le BTO, les polymères et les matériaux plasma, ont été développés pour atteindre des performances supérieures.

Le grand potentiel de la photonique sur silicium réside dans l'intégration de multiples fonctions dans un seul boîtier et dans la fabrication de la plupart, voire de la totalité, de ces fonctions au sein d'une seule puce ou d'une pile de puces, en utilisant les mêmes installations de fabrication que celles utilisées pour la fabrication de dispositifs microélectroniques avancés (voir figure 3). Cela réduira considérablement le coût de 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. Celle-ci comprend les communications numériques à haut débit 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, de nombreuses nouvelles applications de cette technologie sont explorées dans les entreprises et le monde universitaire. Ces applications comprennent : la nanophotonique (nano-optomécanique) et la physique de la matière condensée, la biodétection, l'optique non linéaire, les systèmes LiDAR, les gyroscopes optiques et l'intégration RF.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 du signal à grande vitesse et micro-ondes, etc. Les domaines particulièrement prometteurs comprennent la biodétection, l'imagerie, le lidar, la détection inertielle, les circuits intégrés hybrides photonique-radiofréquence (RFics) et le traitement du signal.