Tecnología fotónica de silicio

Tecnología fotónica de silicio

A medida que el proceso del chip se reduce gradualmente, diversos 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 cuellos de botella 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 para...dispositivo ópticoDesarrollo e integración. Su principal ventaja es su altísima velocidad de transmisión, que permite que la transmisión de datos entre los núcleos del procesador sea 100 veces o más rápida. Además, su alta eficiencia energética lo convierte en una tecnología de semiconductores de nueva generación.

Históricamente, la fotónica de silicio se ha desarrollado en SOI, pero las obleas de SOI son caras y no necesariamente el material más adecuado para todas las 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 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 pila de chips, utilizando las mismas instalaciones de fabricación que se emplean para construir dispositivos microelectrónicos avanzados (véase la Figura 3). Esto reducirá drásticamente el coste de la transmisión de datos.fibras 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 numerosas aplicaciones para los sistemas fotónicos de silicio complejos, siendo la comunicación de datos la más común. Esto incluye comunicaciones digitales de alto 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 numerosas nuevas aplicaciones de esta tecnología, tanto en el ámbito empresarial como académico. Estas aplicaciones incluyen: nanofotónica (nanooptomecánica) y física de la materia condensada, biodetección, óptica no lineal, sistemas LiDAR, giroscopios ópticos y sistemas integrados de RF.optoelectrónica, transceptores de radio integrados, comunicaciones coherentes, nuevofuentes 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-de radiofrecuencia (RFics) y procesamiento de señales.