Tecnología fotónica de silicio

Tecnología fotónica de silicio

A medida que el proceso del chip se reduce gradualmente, varios efectos causados ​​por la interconexión se convierten en un factor importante que afecta el rendimiento del chip. La interconexión de chips es uno de los obstáculos técnicos actuales y la tecnología optoelectrónica basada en silicio puede resolver este problema. La tecnología fotónica de silicio es unacomunicación ópticaTecnología que utiliza un rayo láser en lugar de una señal semiconductora electrónica para transmitir datos. Es una tecnología de nueva generación basada en silicio y materiales de sustrato a base de silicio y utiliza el proceso CMOS existente paradispositivo ópticodesarrollo e integración. Su mayor ventaja es que tiene una velocidad de transmisión muy alta, lo que puede hacer que la velocidad de transmisión de datos entre los núcleos del procesador sea 100 veces o más rápida, y la eficiencia energética también es muy alta, por lo que se considera una nueva generación de semiconductores. tecnología.

Históricamente, la fotónica de silicio se ha desarrollado en SOI, pero las obleas de SOI son caras y no necesariamente el mejor material para todas las diferentes funciones fotónicas. Al mismo tiempo, a medida que aumentan las velocidades de datos, la modulación de alta velocidad en materiales de silicio se está convirtiendo en un cuello de botella, por lo que se ha desarrollado una variedad de nuevos materiales como películas LNO, InP, BTO, polímeros y materiales de plasma para lograr un mayor rendimiento.

El gran potencial de la fotónica del silicio radica en integrar múltiples funciones en un solo paquete y fabricar la mayoría o la totalidad de ellas, como parte de un solo chip o pila de chips, utilizando las mismas instalaciones de fabricación utilizadas para construir dispositivos microelectrónicos avanzados (ver Figura 3). . Hacerlo reducirá radicalmente el costo de transmitir datos a través defibras ópticasy crear oportunidades para una variedad de nuevas aplicaciones radicales enfotónica, permitiendo la construcción de sistemas altamente complejos a un costo muy modesto.

Están surgiendo muchas aplicaciones para sistemas fotónicos de silicio complejos, siendo la más común la comunicación de datos. Esto incluye comunicaciones digitales de gran ancho de banda para aplicaciones de corto alcance, esquemas de modulación complejos para aplicaciones de larga distancia y comunicaciones coherentes. Además de la comunicación de datos, se están explorando un gran número de nuevas aplicaciones de esta tecnología tanto en el mundo empresarial como en el académico. Estas aplicaciones incluyen: Nanofotónica (nanooptomecánica) y física de la materia condensada, biodetección, óptica no lineal, sistemas LiDAR, giroscopios ópticos, RF integrada.optoelectrónica, transceptores de radio integrados, comunicaciones coherentes, nuevosfuentes de luz, reducción de ruido láser, sensores de gas, fotónica integrada de longitud de onda muy larga, procesamiento de señales de microondas y de alta velocidad, etc. Las áreas particularmente prometedoras incluyen biodetección, imágenes, lidar, detección inercial, circuitos integrados híbridos fotónicos y de radiofrecuencia (RFics) y circuitos integrados de señal. tratamiento.