Tecnología fotónica de silicio

Tecnología fotónica de silicio

A medida que el proceso de fabricación del chip se miniaturiza, los diversos efectos causados ​​por la interconexión se convierten en un factor importante que afecta su rendimiento. La interconexión de chips es uno de los cuellos de botella técnicos actuales, y la tecnología optoelectrónica basada en silicio podría resolver este problema. La tecnología fotónica de silicio es unacomunicación ópticaTecnología que utiliza un haz láser en lugar de una señal semiconductora electrónica para transmitir datos. Es una tecnología de nueva generación basada en silicio y materiales de sustrato basados ​​en silicio, y utiliza el proceso CMOS existente paradispositivo ópticodesarrollo e integración. Su mayor ventaja reside en su altísima velocidad de transmisión, que permite que la velocidad de transmisión de datos entre los núcleos del procesador sea 100 veces o más rápida, además de su elevada eficiencia energética, por lo que se considera una tecnología de semiconductores de nueva generación.

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

El gran potencial de la fotónica de silicio reside en integrar múltiples funciones en un único encapsulado y fabricar la mayoría o la totalidad de ellas, como parte de un único chip o conjunto de chips, utilizando las mismas instalaciones de fabricación empleadas para construir dispositivos microelectrónicos avanzados (véase la figura 3). Esto reducirá radicalmente el coste de la transmisión de datos.fibras ópticasy crear oportunidades para una variedad de aplicaciones nuevas y radicales enfotónica, lo que permite la construcción de sistemas altamente complejos a un costo muy modesto.

Están surgiendo numerosas aplicaciones para los sistemas fotónicos de silicio complejos, siendo la más común la comunicación de datos. Esto incluye comunicaciones digitales de alta velocidad 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 numerosas aplicaciones nuevas de esta tecnología tanto en el ámbito empresarial como académico. Estas aplicaciones incluyen: nanofotónica (nanooptomecánica) y física de la materia condensada, biosensores, óptica no lineal, sistemas LiDAR, giroscopios ópticos e integración de radiofrecuencia.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 alta velocidad y microondas, etc. Entre las áreas particularmente prometedoras se incluyen la biodetección, la imagenología, el lidar, la detección inercial, los circuitos integrados híbridos fotónicos-de radiofrecuencia (RFics) y el procesamiento de señales.