Tecnología de 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 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 electrónica semiconductora 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 tasa 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 tecnología de semiconductores de nueva generación.
Históricamente, la fotónica de silicio se ha desarrollado sobre SOI (estructura sobre aislante), pero las obleas de SOI son costosas y no necesariamente el mejor material para todas las funciones fotónicas. Al mismo tiempo, 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 solo paquete y fabricar la mayoría o todas ellas, como parte de un solo chip o pila de chips, utilizando las mismas instalaciones de fabricación que se utilizan para construir dispositivos microelectrónicos avanzados (véase la Figura 3). Hacerlo reducirá radicalmente el coste de transmitir datos a través defibras ópticasy crear oportunidades para una variedad de aplicaciones radicalmente nuevas enfotónica, lo que permite la construcción de sistemas altamente complejos a un coste muy módico.
Están surgiendo numerosas aplicaciones para 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 está explorando un gran número de nuevas aplicaciones de esta tecnología tanto en el ámbito empresarial como académico. Estas aplicaciones incluyen: nanofotónica (nano-optomecánica) y física de la materia condensada, biodetección, óptica no lineal, sistemas LiDAR, giroscopios ópticos e integración de RF.optoelectrónica, transceptores de radio integrados, comunicaciones coherentes, nuevofuentes de luzReducción de ruido láser, sensores de gas, fotónica integrada de longitud de onda muy larga, procesamiento de señales de alta velocidad y microondas, etc. Las áreas particularmente prometedoras incluyen biodetección, imágenes, lidar, detección inercial, circuitos integrados híbridos fotónicos-radiofrecuencia (RFIC) y procesamiento de señales.
Fecha de publicación: 2 de julio de 2024