Optoelektron integrasiýa usuly

Optoelektronikaintegrasiýa usuly

Integrasiýasyfotonikawe elektronika maglumat işleme ulgamlarynyň mümkinçiliklerini gowulandyrmakda, has çalt maglumat geçiriş tizligini, az energiýa sarp edilişini we has ykjam enjam dizaýnlaryny üpjün etmekde we ulgam dizaýny üçin uly täze mümkinçilikleri açmakda möhüm ädimdir. Integrasiýa usullary, adatça, iki kategoriýa bölünýär: monolit integrasiýa we köp çipli integrasiýa.

Monolit integrasiýa
Monolit integrasiýa fotonik we elektron komponentlerini bir substratda öndürmegi öz içine alýar, adatça gabat gelýän materiallary we prosesleri ulanýar. Bu çemeleşme bir çipde ýagtylyk we elektrik energiýasynyň arasynda üznüksiz interfeýs döretmäge gönükdirilendir.
Artykmaçlyklary:
1. Özara baglanyşyk ýitgilerini azaltmak: Fotonlary we elektron bölekleri ýakyn ýerleşdirmek, çipden daşarky baglanyşyklar bilen baglanyşykly signal ýitgilerini azaldýar.
2, Gowylandyrylan öndürijilik: Has berk integrasiýa signal ýollarynyň gysgalmagy we gijikdirilişiň azalmagy sebäpli maglumat geçirijilik tizliginiň ýokarlanmagyna getirip biler.
3, Kiçi ölçeg: Monolit integrasiýa örän ykjam enjamlara mümkinçilik berýär, bu bolsa maglumat merkezleri ýa-da el enjamlary ýaly giňişlik çäkli programmalar üçin has peýdalydyr.
4, energiýa sarp edilişini azaltmak: aýratyn paketlere we uzak aralyklara birikdirilişlere bolan zerurlygy aradan aýyrmak, bu bolsa energiýa talaplaryny ep-esli azaltmaga mümkinçilik berýär.
Kynçylyk:
1) Materiallaryň utgaşyklylygy: Ýokary hilli elektronlary we fotonik funksiýalary goldaýan materiallary tapmak kyn bolup biler, sebäbi olar köplenç dürli häsiýetleri talap edýär.
2, prosesleriň utgaşyklylygy: Elektronikanyň we fotonlaryň dürli önümçilik proseslerini bir substratda birleşdirmek, hiç bir komponentiň işini peseltmezden, çylşyrymly işdir.
4, Çylşyrymly önümçilik: Elektron we fotonon gurluşlary üçin zerur bolan ýokary takyklyk önümçiligiň çylşyrymlylygyny we bahasyny ýokarlandyrýar.

Köp çipli integrasiýa
Bu çemeleşme her bir funksiýa üçin materiallary we prosesleri saýlamakda has köp çeýeligi üpjün edýär. Bu integrasiýada elektron we fotonik komponentler dürli proseslerden gelip çykýar we soňra bilelikde ýygnalýar we umumy gaplama ýa-da substratda ýerleşdirilýär (1-nji surat). Indi optoelektron çipleriň arasyndaky baglanyşyk režimlerini sanap geçeliň. Göni baglanyşyk: Bu usul iki tekiz ýüziň göni fiziki gatnaşygyny we baglanyşyny öz içine alýar, adatça molekulýar baglanyşyk güýçleri, ýylylyk we basyş arkaly ýeňilleşdirilýär. Onuň ýönekeýligi we mümkin bolan örän pes ýitgi birikmeleri artykmaçlygy bar, ýöne takyk deňleşdirilen we arassa ýüzleri talap edýär. Süýüm/torly baglanyşyk: Bu shemada süýüm ýa-da süýüm massiwi fotonik çipiň gyrasyna ýa-da ýüzüne deňleşdirilýär we baglanyşýar, bu bolsa ýagtylygyň çipiň içine we daşynda birikdirilmegine mümkinçilik berýär. Tor, şeýle hem dik baglanyşyk üçin ulanylyp bilner, bu bolsa fotonik çip bilen daşarky süýümiň arasyndaky ýagtylygyň geçirilmeginiň netijeliligini ýokarlandyrýar. Kremniý deşikleri (TSV) we mikro-büküşler: Kremniý deşikleri kremniý substratynyň üsti bilen dik baglanyşyklardyr, bu bolsa çipleriň üç ölçegde üst-üste goýulmagyna mümkinçilik berýär. Mikro-konweks nokatlar bilen utgaşdyrylyp, olar ýokary dykyzlykly integrasiýa üçin amatly bolan üst-üste goýlan konfigurasiýalarda elektron we fotonik çipleriň arasynda elektrik birikmelerini gazanmaga kömek edýär. Optiki ara gatlak: Optiki ara gatlak, çipleriň arasynda optiki signallary gönükdirmek üçin araçy bolup hyzmat edýän optiki tolkun geçirijilerini öz içine alýan aýratyn substratdyr. Ol takyk deňleşdirmäge we goşmaça passiwlige mümkinçilik berýär.optiki komponentlerbirikme çeýeligini ýokarlandyrmak üçin integrasiýa edilip bilner. Gibrid baglanyşyk: Bu ösen baglanyşyk tehnologiýasy çipleriň we ýokary hilli optiki interfeýsleriň arasynda ýokary dykyzlykly elektrik baglanyşyklaryny gazanmak üçin gönüden-göni baglanyşyk we mikro-bump tehnologiýasyny birleşdirýär. Ol, aýratyn hem, ýokary öndürijilikli optoelektroniki bilelikdäki integrasiýa üçin geljegi ulydyr. Lehimli bump baglanyşyk: Çep çip baglanyşyklaryna meňzeş, lehimli bumplar elektrik baglanyşyklaryny döretmek üçin ulanylýar. Şeýle-de bolsa, optoelektroniki integrasiýa babatda, termal stress sebäpli fotonik komponentlere zyýan ýetmeginiň öňüni almaga we optiki deňleşdirmäni saklamaga aýratyn üns berilmelidir.

1-nji surat: : Elektron/foton çipinden çipe baglanyş shemasy

Bu çemeleşmeleriň peýdasy uly: CMOS dünýäsi Mur kanunynyň kämilleşdirilişlerine eýermegini dowam etdirýän mahaly, CMOS ýa-da Bi-CMOS-yň her neslini arzan kremniý fotonik çipine çalt uýgunlaşdyrmak we fotonika we elektronikadaky iň gowy prosesleriň peýdasyny görmek mümkin bolar. Fotonika, adatça, örän kiçi gurluşlaryň öndürilmegini talap etmeýändigi (açar ölçegleri takmynan 100 nanometr) we enjamlar tranzistorlara garanyňda uly bolandygy sebäpli, ykdysady garaýyşlar fotonik enjamlaryň gutarnykly önüm üçin zerur bolan islendik ösen elektronikadan aýry, aýratyn prosesde öndürilmegine itergi berer.
Artykmaçlyklary:
1, çeýelik: Elektron we fotonik komponentleriň iň gowy öndürijiligine ýetmek üçin dürli materiallar we prosesler garaşsyz ulanylyp bilner.
2, prosesiň kämilligi: her bir komponent üçin kämil önümçilik proseslerini ulanmak önümçiligi ýönekeýleşdirip we çykdajylary azaldyp biler.
3, Has aňsat täzelemek we tehniki hyzmat: Komponentleriň bölünmegi, tutuş ulgama täsir etmezden, aýratyn komponentleriň has aňsat çalşyrylmagyna ýa-da täzelenmegine mümkinçilik berýär.
Kynçylyk:
1, arabaglanyşyk ýitgisi: Çipden daşarky birikme goşmaça signal ýitgisini döredýär we çylşyrymly deňleşdirme amallaryny talap edip biler.
2, çylşyrymlylygyň we ölçegiň artmagy: Aýry-aýry bölekler goşmaça gaplamalary we özara baglanyşyklary talap edýär, bu bolsa uly ölçeglere we mümkin bolan ýokary çykdajylara getirýär.
3, ýokary energiýa sarp edilişi: Uzyn signal ýollary we goşmaça gaplama monolit integrasiýa bilen deňeşdirilende energiýa talaplaryny artdyryp biler.
Netije:
Monolit we köp çipli integrasiýa arasynda saýlamak, öndürijilik maksatlary, ölçeg çäklendirmeleri, çykdajylar we tehnologiýanyň kämilligi ýaly programmanyň aýratyn talaplaryna baglydyr. Önümçiligiň çylşyrymlylygyna garamazdan, monolit integrasiýa örän kiçileşdirmegi, az energiýa sarp etmegi we ýokary tizlikli maglumat ibermegi talap edýän programmalar üçin peýdalydyr. Munuň ýerine, köp çipli integrasiýa has uly dizaýn çeýeligini hödürleýär we bar bolan önümçilik mümkinçiliklerini ulanýar, bu bolsa ony bu faktorlaryň has berk integrasiýanyň peýdasyndan agdyklyk edýän programmalar üçin amatly edýär. Barlaglar dowam edýärkä, her bir çemeleşme bilen baglanyşykly kynçylyklary azaltmak bilen, ulgamyň öndürijiligini optimizirlemek üçin iki strategiýanyň elementlerini birleşdirýän gibrid çemeleşmeler hem öwrenilýär.