OptoelektronikaIntegracijos metodas
IntegracijaFotonikaO „Electronics“ yra pagrindinis žingsnis gerinant informacijos apdorojimo sistemų galimybes, įgalinant greitesnius duomenų perdavimo greitį, mažesnį energijos suvartojimą ir kompaktiškesnius įrenginių dizainus ir atveriant didžiules naujas galimybes kurti sistemą. Integracijos metodai paprastai yra suskirstyti į dvi kategorijas: monolitinę integraciją ir daugialypės integraciją.
Monolitinė integracija
Monolitinė integracija apima fotoninių ir elektroninių komponentų gamybą tame pačiame substrate, paprastai naudojant suderinamas medžiagas ir procesus. Šis požiūris sutelktas į sklandžios šviesos ir elektros sąsajos sukūrimą vienoje luste.
Privalumai:
1. Sumažinkite sujungimo nuostolius: fotonų ir elektroninių komponentų įdėjimas arti artumo sumažina signalo nuostolius, susijusius su ne lusto jungtimis.
2, patobulintas našumas: Dėl griežtesnės integracijos dėl trumpesnių signalo kelių ir sumažinto vėlavimo gali būti greitesnis duomenų perdavimo greitis.
3, Mažesnis dydis: Monolitinė integracija leidžia sukurti labai kompaktiškus įrenginius, kurie ypač naudingi erdvėje ribotoms programoms, tokioms kaip duomenų centrai ar nešiojamieji įrenginiai.
4, Sumažinkite energijos suvartojimą: pašalinkite atskirų paketų ir tolimojo ryšio poreikį, o tai gali žymiai sumažinti energijos poreikį.
Iššūkis:
1) Medžiagos suderinamumas: Medžiagų, palaikančių tiek aukštos kokybės elektronus, ir fotonines funkcijas, gali būti sudėtinga, nes joms dažnai reikia skirtingų savybių.
2, Proceso suderinamumas: Įvairių elektronikos ir fotonų gamybos procesų integravimas į tą patį substratą, nesumažėjus nė vieno komponento veikimo, yra sudėtinga užduotis.
4, Sudėtinga gamyba: didelis tikslumas, reikalingas elektroninėms ir fotononinėms konstrukcijoms, padidina gamybos sudėtingumą ir sąnaudas.
Daugialypė integracija
Šis metodas suteikia daugiau lankstumo renkantis kiekvienos funkcijos medžiagas ir procesus. Šioje integracijoje elektroniniai ir fotoniniai komponentai kyla iš skirtingų procesų ir yra surinkti kartu ir dedami ant bendro pakuotės ar substrato (1 paveikslas). Dabar išvardinkime klijavimo režimus tarp optoelektroninių lustų. Tiesioginis surišimas: Ši technika apima tiesioginį fizinį kontaktą ir dviejų plokštuminių paviršių ryšį, kurį paprastai palengvina molekulinės jungimosi jėgos, šiluma ir slėgis. Jis turi paprastumo ir potencialiai labai mažų nuostolių jungčių pranašumą, tačiau reikalauja tiksliai suderintų ir švarių paviršių. Pluošto/grotelių jungtis: Šioje schemoje pluošto ar pluošto masyvas yra išlygintas ir sujungtas su fotoninio lusto kraštu ar paviršiumi, leidžiančiu šviesą sujungti į lustą ir iš jos. Groteliai taip pat gali būti naudojami vertikaliajai jungčiai, pagerinant šviesos perdavimo tarp fotoninio lusto ir išorinio pluošto efektyvumą. Per silikonines skylutes (TSV) ir mikrokopelius: per silikono skylutes yra vertikalios jungtys per silicio substratą, leidžiančias drožles sukrauti trimis matmenimis. Kartu su „Microconvex“ taškais jie padeda pasiekti elektros ir fotoninių lustų elektros jungtis sukrautomis konfigūracijomis, tinkančiomis integruoti didelio tankį. Optinis tarpinis sluoksnis: optinis tarpinis sluoksnis yra atskiras substratas, turintis optinius bangolaidžius, kurie yra tarpininkas, skirtas nukreipti optinius signalus tarp drožlių. Tai leidžia tiksliai suderinti ir papildomas pasyvusOptiniai komponentaiGali būti integruota, kad padidėtų ryšio lankstumas. Hibridinis ryšys: Ši pažangi klijavimo technologija sujungia tiesioginį ryšių ir mikrokošimo technologiją, kad pasiektų didelio tankio elektros jungtis tarp lustų ir aukštos kokybės optinių sąsajų. Tai ypač perspektyvu dėl aukštos kokybės optoelektroninės integracijos. Lydmetalio guzos surišimas: panašiai kaip „Flip“ lusto sujungimas, elektros jungčių sukurti naudojami lydmetalio iškilimai. Tačiau atsižvelgiant į optoelektroninę integraciją, reikia atkreipti ypatingą dėmesį, kad būtų išvengta fotoninių komponentų, kuriuos sukelia šiluminis stresas, ir palaikant optinį suderinimą.
1 paveikslas :: Elektronų/fotono lusto ir su charakteris
Šių požiūrių pranašumai yra reikšmingi: kadangi CMO pasaulis ir toliau tobulina Moore'o įstatymų patobulinimus, bus galima greitai pritaikyti kiekvieną CMO ar BI-CMO kartai ant pigaus silicio fotoninio lusto, naudodami geriausių procesų pranašumus, naudodamiesi geriausių procesų pranašumais Fotonika ir elektronika. Kadangi fotonikai paprastai nereikia gaminti labai mažų konstrukcijų (tipiški yra maždaug 100 nanometrų pagrindinių dydžių), o prietaisai yra dideli, palyginti su tranzistoriais, ekonominiai sumetimai bus linkę stumti fotoninius prietaisus, kurie bus gaminami atskirame procese, atskirti nuo bet kokių pažangiųjų Elektronika, reikalinga galutiniam produktui.
Privalumai:
1, lankstumas: skirtingos medžiagos ir procesai gali būti naudojami savarankiškai, norint pasiekti geriausią elektroninių ir fotoninių komponentų našumą.
2, Proceso brandumas: Subrendusių gamybos procesų naudojimas kiekvienam komponentui gali supaprastinti gamybą ir sumažinti išlaidas.
3, Lengvesnis atnaujinimas ir priežiūra: Komponentų atskyrimas leidžia pakeisti atskirus komponentus ar lengviau modernizuoti, nepaveikiant visos sistemos.
Iššūkis:
1, sujungimo praradimas: „Off-Chip“ ryšys įveda papildomą signalo praradimą ir gali prireikti sudėtingų suderinimo procedūrų.
2, padidėjęs sudėtingumas ir dydis: Atskiri komponentai reikalauja papildomų pakuočių ir sujungimų, todėl padidėja ir gali būti didesnės išlaidos.
3, Didesnis energijos suvartojimas: ilgesni signalo keliai ir papildomos pakuotės gali padidinti energijos poreikį, palyginti su monolitine integracija.
Išvada:
Pasirinkimas tarp monolitinės ir daugialypės integracijos priklauso nuo konkrečių programų reikalavimų, įskaitant veiklos tikslus, dydžio apribojimus, sąnaudų aspektus ir technologijos brandą. Nepaisant gamybos sudėtingumo, monolitinė integracija yra naudinga programoms, kurioms reikalingas ekstremalus miniatiūrizavimas, mažos energijos suvartojimas ir didelės spartos duomenų perdavimas. Vietoj to, „Multi-Chip“ integracija siūlo didesnį dizaino lankstumą ir naudoja esamas gamybos galimybes, todėl ji yra tinkama programoms, kuriose šie veiksniai viršija griežtesnės integracijos naudą. Taikant tyrimus, taip pat tiriami hibridiniai požiūriai, sujungiantys abiejų strategijų elementus, siekiant optimizuoti sistemos veikimą, kartu sušvelninant iššūkius, susijusius su kiekvienu požiūriu.
Pašto laikas: 2012-08-08